Marso misija gali būti užsklanda erdvėlaiviui su plutonu

Nauja „Mars Rover“ misija

Šio menininko koncepcijoje yra NASA Marso mokslo laboratorijos „Curiosity rover“ - mobilus robotas, skirtas tyrinėti Marso praeities ar dabarties gebėjimą palaikyti mikrobų gyvybę. „Curiosity“ planuojama paleisti Raudonosios planetos link 2011 m. Lapkričio 26 d. (Vaizdo kreditas: NASA/JPL-Caltech)





Naujausias NASA marsaeigis „Curiosity“ yra vienas iš ilgų erdvėlaivių, kuriuos varys radioaktyvusis elementas plutonis. Vis dėlto, kadangi šios cheminės medžiagos greitai ima trūkti, mokslininkai nerimauja, kad ji gali būti paskutinė.

Planuojama, kad „Curiosity“ šeštadienį (lapkričio 26 d.) Pradės vykdyti novatorišką misiją į Raudonąją planetą. Kai automobilio dydžio roveris kitą rugpjūtį pasieks Marso paviršių, jis bus varomas specialiu elemento tipu, vadinamu plutoniu-238.

Jau 50 metų NASA naudojo plutonį-238 kaip nepilotuojamų erdvėlaivių kuro šaltinį tyrinėdama planetas ir kitus objektus išorinėje Saulės sistemoje, tačiau šios medžiagos atsargos baigiasi.



Neturint papildomų šio kuro parduotuvių, agentūros galimybė vykdyti būsimą planetinį mokslą yra pavojuje. Mokslininkai teigia, kad to JAV tiesiog negali sau leisti.

„Tai tarsi automobilis, kuriame nebūtų benzino“, - sakė Ralphas McNuttas, Johno Hopkinso universiteto Taikomosios fizikos laboratorijos planetos mokslininkas ir NASA „Messenger“ misijos į Merkurijų projekto mokslininkas. „Šios energijos sistemos kūrimas įvyko JAV per penkis dešimtmečius, ir mes esame ant slenksčio, kad visa tai išmesime“.

McNuttas kartu pirmininkavo Nacionalinės tyrimų tarybos (NRC) komitetui, kuris nagrinėjo plutonio-238 mažėjimo klausimą. NASA ir Kongreso prašymu komitetas ištyrė, kaip trūkumas paveiks būsimas planetų mokslo misijas, taip pat pažvelgė į galimus problemos sprendimo būdus. [ Vaizdo įrašas: „Plutonium“ varomas naujas „Mars Rover“ ]



NRC ataskaita buvo paskelbta 2009 m. Gegužės mėn. Komiteto nariai rekomendavo atnaujinti medžiagos gamybą vidaus rinkoje, kad būtų išlaikyta NASA planetų mokslo programa ir išvengta vėlavimų ar net būsimų misijų atšaukimo.

Kai buvo pateiktos išvados, McNuttas ir jo kolegos pavadino tai „atsiskaitymo diena“, nes šalis ir iš tikrųjų pasaulis pavojingai priartėjo prie plutonio-238.

Tai buvo beveik prieš trejus metus ir, deja, nuo to laiko daug kas nepasikeitė.



Pakibęs netoli krašto

„Tuo metu tai buvo labai rimta ir vis dar labai rimta situacija“, - guesswhozoo.com sakė NASA planetos mokslo direktoriaus pavaduotojas Jimas Adamsas. „Tai pakankamai didelė problema, kad pastaruosius trejus metus nuolatos dirbame prie jos.“

Plutonis-238 , kuris skiriasi nuo branduoliniuose ginkluose naudojamo plutonio tipo, išskiria šilumą, kuri virsta elektra. Medžiaga buvo ypač naudinga misijose, kurios vyksta į išorinę saulės sistemą, kur trūksta saulės spindulių, kurių negalima efektyviai panaudoti naudojant saulės kolektorius.

Kai kurie produktyviausi robotiniai erdvėlaiviai buvo varomi plutonio-238, įskaitant du zondus „Voyager“, paleistus 1977 m., Kad būtų galima ištirti Jupiterį ir Saturną. Tvirti zondai vis dar veikia pačiame Saulės sistemos pakraštyje, ir daugiau nei 30 metų jie labai prisidėjo prie mūsų supratimo apie išorines planetas. [Mūsų saulės sistema: nuotraukų turas po planetas]

Kiti erdvėlaiviai, varomi plutoniu-238, apima zondą „Galileo“, skriejusį aplink Jupiterį, erdvėlaivį „Cassini“, šiuo metu tiriantį Saturną ir jo mėnulius, ir erdvėlaivį „New Horizons“, kuris pakeliui į Plutoną.

„Mes neturėtume 99,9 proc. Savo žinių apie išorines planetas ir jų sistemas be plutonio-238“,-sakė McNuttas. „Tai tiesiog didžiulė suma, kurios nebuvo galima padaryti. Jei ketiname ir toliau daryti tokią pažangą, kokios norėtų kosmoso bendruomenė, ir tokią pažangą, kuriai vadovauja NASA, negalime to padaryti be šio maitinimo šaltinio. Be jo visa tai bus veltui “.

Menininkas

Menininko koncepcija apie NASA erdvėlaivį „Cassini Saturn“.(Vaizdo kreditas: NASA/JPL)

JAV energetikos departamentas (DOE) nuo 1961 m. NASA aprūpino plutonu-238 kuro energetikos sistemoms, vadinamoms radioizotopiniais termoelektriniais generatoriais (RTG). Kurį laiką medžiaga taip pat buvo perkama iš Rusijos, tačiau nuo to laiko pasiekė aklavietę.

Plutonis-238 JAV nebuvo gaminamas nuo devintojo dešimtmečio pabaigos. Medžiaga yra šalutinis branduolinių ginklų produktas ir paskutinį kartą buvo pagaminta šaltojo karo metu, paaiškino Rogeris Launius, kosmoso istorijos kuratorius iš Smithsonian nacionalinio oro ir kosmoso muziejaus Vašingtone.

„Istorijos moralas yra tas, kad yra ribotas skaičius misijų, kurios gali būti valdomos naudojant plutonį-238 su dabartinėmis mūsų turimomis atsargomis“,-sakė Launius guesswhozoo.com.

Šis plutonio-238 trūkumas jau keletą metų buvo žinoma mokslo bendruomenės problema, tačiau 2009 m. NRC ataskaita buvo grubus pažadinimas, kokia iš tikrųjų yra baisi situacija, sakė NASA „New Horizons“ misijos Plutone vadovas Alanas Sternas ir planetų mokslininkas iš Pietvakarių tyrimų instituto.

„Ne per daug galima sakyti, kad sveikos JAV lyderio pozicijos ateitis 21 mst-šimtmečio planetų mokslas priklauso nuo galimybės gauti plutonio-238 “,-sakė Sternas, kuris taip pat buvo NASA Mokslo misijos direktorato asocijuotas administratorius 2007–2008 m.

Ateities perspektyvos

Tikslus vis dar esantis plutonio-238 kiekis nėra viešas-Energetikos departamentas paprastai tokią informaciją slepia. „Curiosity“, dar žinoma kaip Marso mokslo laboratorija, nešioja beveik 8 svarus (3,6 kilogramo) radioaktyviųjų degalų. Po to mokslininkai apskaičiavo, kad plutonio-238 liko pakankamai tik dar vienai pavyzdinei planetinei misijai.

„Laukiame dar vienos kelionės, kad galėtume šiek tiek ištirti, ir viskas“, - sakė Sternas. 'Tai tiesiog beprotiška. Būti taip arti krašto, kol mums trūksta galimybių, yra neatsakinga “.

Ši menininko koncepcija rodo NASA

Ši menininko koncepcija rodo NASA „Jupiter Europa Orbiter“, kuriame būtų 11 instrumentų, skirtų tyrinėti Europą ir Jupiterio sistemą. Erdvėlaivis yra bendros NASA ir ESA Europos Jupiterio sistemos misijos dalis.(Vaizdo kreditas: NASA / ESA)

Šių metų pradžioje Nacionalinė tyrimų taryba paskelbė savo dešimtmečio planetų mokslo tyrimą, kuriame buvo sutariama dėl plačios mokslo bendruomenės planinių mokslo tikslų per ateinančius 10 metų. Dešimtmečio apklausoje aukščiausi prioritetai apėmė keletą pavyzdinių grąžinimo misijų į Marsą ir misiją ištirti ledinį Jupiterio mėnulį Europa.

Apskaičiuota, kad 4,7 milijardo JAV dolerių vertės „Europa“ misija, vadinama „Jupiter Europa Orbiter“, pareikalaus RTG energijos šaltinio, kurį maitina plutonis-238.

„Dabar mūsų atsargose yra pakankamai plutonio, kad patenkintume NASA poreikius dešimtmečio pabaigoje - maždaug 2020 m.“, - sakė Adamsas.

Tačiau norint planuoti žvalgybos misijas pasibaigus šiam laikotarpiui, reikės išspręsti plutonio-238 trūkumą.

Iki šiol nėra pakaitinės elektros sistemos, kuri būtų tokia saugi, efektyvi ir patikima kaip plutonio varomos RTG, sakė McNuttas. NASA atliko tyrimus apie naujos kartos sistemas, kurios didesnę šilumos dalį iš plutonio-238 paverčia elektra, o tai iš esmės reikalauja mažiau medžiagos vienai misijai. Tačiau šios sistemos dar turi būti tinkamai išbandytos.

Variantų pritrūksta

McNutt apskaičiavo, kad plutonio-238 gamybos atnaujinimas per penkerius metus kainuos maždaug nuo 50 iki 75 mln. Paprastai šis finansavimo klausimas buvo tas, kur advokatai nustatė didžiausias kliūtis. Launius, kuris taip pat buvo 2009 m. NRC komiteto narys, teigė, kad pasiūlymas atnaujinti plutonio-238 gamybą sukėlė sudėtingų biudžeto klausimų Kongrese.

„DOE norėjo padėti NASA, o NASA - tai padaryti“, - aiškino Launius. „Nė viena pusė negalėjo susitaikyti su gamybos linijos atkūrimu ir su tuo susijusiomis metinėmis išlaidomis“.

Nors NASA būtų pagrindinis vartotojas, abi agentūros pasiūlė padalinti gamybos sąnaudas.

„[D] yra atsakingas už nacionalinių pajėgumų palaikymą kuriant, gaminant ir saugant radioizotopų elektros sistemas, skirtas nacionalinio saugumo ir kosminių tyrimų misijoms, ir yra įsipareigojęs šią misiją įgyvendinti“, - sakė Alice Caponiti, infrastruktūros pajėgumų programos direktorė el. laiške guesswhozoo.com sakė Energetikos departamentas. „Administracijos biudžeto prašyme FY12 buvo pasiūlytas DOE ir NASA išlaidų pasidalijimo susitarimas šiam darbui finansuoti“.

Tačiau NASA ir DOE lėšas skiria du atskiri kongreso pakomitečiai, o pagrindiniai įstatymų leidėjai nesugebėjo pasiekti susitarimo, kuris suteiktų DOE reikiamą finansavimą plutonio-238 gamybai atnaujinti.

„Manau, kad tam tikri asmenys Kongreso komitetuose, kontroliuojančiuose Energetikos departamentą, yra prieš tai“, - sakė Sternas. „Jie gali įsitikinti, kad taip neatsitiks, ir dabar jie buvo labai veiksmingi. Dabar rusai turi mus nuvesti į kosminę stotį, mes negalime tyrinėti mėnulio taip, kaip buvo mano vaikystėje, o dabar atimsime galimybę ištirti giluminę Saulės sistemą . Tai labai apmaudu, ir tai sekinanti JAV. Žmonėms, kurie tam trukdo, jie turi būti atskleisti. Tai nepatriotiška “.

Menininkas

Menininko koncepcija apie „New Horizons“ erdvėlaivį, kai jis 2015 m. Aplanko Plutoną. Prietaisai apžvelgs Plutoną ir jo mėnulius, pateikdami išsamią informaciją ne tik apie nykštukinės planetos paviršių, bet ir apie jo formą, kuri gali atskleisti, ar guli vandenynas, ar ne po ledu.(Vaizdo kreditas: NASA/Johns Hopkins universiteto Taikomosios fizikos laboratorija/Pietvakarių tyrimų institutas)

Sudėtinga problema

McNutt teigimu, nesutarimas šiuo klausimu sukėlė „didelį nusivylimą“ tarp mokslininkų, matančių, kad pavojus kyla visai planetų mokslo ateičiai.

„Jei galėčiau, parašyčiau 10 milijonų dolerių čekį“, - sakė jis. „Atsižvelgiant į tai, apie ką mes kalbame, ir į tai, kur esame, iš išorės žvelgdami į tai, to nedaryti, atrodytų, yra labai„ centų išmintingas, bet svarus kvailas “sprendimas“.

Be to, net jei medžiagą būtų galima pradėti gaminti iš karto, prireiks metų, kol bus galima naudoti naują plutonio-238 parduotuvę.

„Tai ne taip, kaip pasukti šviesos jungiklį“, - sakė McNuttas. „Plutonio-238 virimui reikia tam tikro laiko. Daug turi vykti cheminiai procesai ir visiems šiems dalykams reikia laiko “.

Vis dėlto, „Caponiti“ teigė, kad DOE stengiasi atnaujinti šios vertingos medžiagos gamybą, kuri, jos teigimu, taip pat yra pritaikyta nacionaliniam saugumui. Bet vėlgi, finansavimo klausimas kabo ant plauko. [ 10 geriausių kosminių ginklų ]

„Esant planuojamam iki 2 kilogramų [4,4 svaro] per metus gamybos greičiui, tikslinį gamybą ir tikslinį apdorojimą galima atlikti esamose patalpose, kurios yra modifikuojamos, jei reikia atnaujinti įrangą ir pagalbines paslaugas“, - sakė M. Caponiti. „Šiam gamybos tempui pasiekti prireiks maždaug šešerių – septynerių metų, atsižvelgiant į finansavimo pobūdį.“

Planetos mokslininkai tikisi, kad supratimas apie tai, kas yra pavojuje, ir planas, kaip išspręsti šią problemą, pritrauks tarp įstatymų leidėjų, galinčių išspręsti problemą.

„Šiais laikais Kongrese lengva mesti akmenis“, - sakė McNuttas. „Tačiau, atsižvelgiant į visas labai dideles ir aktualias problemas, tai nėra tas dalykas, kuris linkęs atkreipti žmonių dėmesį. Kai kurie žmonės teisėtai mano, kad tai nėra prioritetas, kad nepakanka pinigų ir tai nėra jų problema. Bet manau, kad jei bandysite atsitraukti ir pažvelgti į mišką, o ne tik į atskirus medžius, tai yra vienas iš dalykų, padėjusių mums tapti technologine jėgaine. Tai, ką padarėme atlikdami robotų kosminius tyrimus, gali atkreipti dėmesį ne tik JAV, bet ir visame pasaulyje “.

Kol kas planetų mokslo bendruomenės nariai pirmenybę teikė žodžio skleidimui ir ne tik politikų, bet ir visuomenės švietimui.

„Tai, ką mes bandėme padaryti 2009 m. Ataskaitoje, iš tikrųjų nurodo, kad JAV turi neigiamą poveikį šios medžiagos gamybai“, - sakė McNuttas. „Mes norėjome įsitikinti, kad po kelerių metų niekas negalėtų pasakyti:„ Aš nesupratau, kad tai bus tokia problema ir kad negalime tiesiog apsisukti ir išspręsti problemą per naktį “. Nes mes negalime “.

„Twitter“ galite sekti guesswhozoo.com darbuotojų rašytoją Denise Chow @denisechow . Sekite guesswhozoo.com, kad sužinotumėte naujausias kosmoso mokslo ir tyrinėjimo naujienas „Twitter“ @Spacedotcom ir toliau Facebook .