Kodėl NASA marsaeigis „Perseverance“ naudos branduolinę energiją, kad palaikytų šilumą

NASA

NASA atkaklumo marsaeigis, rodantis, kur bus įkištas jo MMRTG, tarp dešinėje esančių skydų, pažymėtų auksiniu vamzdeliu, prieš įkišant elektros sistemą. (Vaizdo kreditas: NASA/JPL-Caltech)



Erdvėlaivis yra toks pat stiprus, kaip ir jo energijos šaltinis, todėl NASA jį kurdama Atkaklumas Marso roveris , agentūra kreipėsi į radioaktyvųjį plutonį.

Plutonis, kuris bus ketvirtadienį sprogus planetai (Liepos 30 d.) Nėra tokios formos, kokia naudojama ginklams, ir yra gerai apsaugota, jei paleidimo metu kas nors nutiks. Tačiau šie plutonio agregatai yra gerbiamas erdvėlaivių energijos šaltinis - NASA „Curiosity“ roveris veikia panašiu įrenginiu.

„NASA mėgsta tyrinėti, o mes turime tyrinėti kai kurias labai tolimas vietas, dulkėtas vietas, tamsias vietas ir atšiaurią aplinką“, - sakė NASA Glenno tyrimų centro Ohajuje branduolinio kuro ekspertas June Zakrajsek. Energetikos departamento (DOE) podcast'as apie Atkaklumo misiją. „Kai esame tokioje aplinkoje, saulės energija kartais nesuteikia mums reikalingos galios. Šviesa tiesiog nepatenka į tas vietas, kaip mums to reikia “.



Susijęs: NASA „Mars 2020“ atkaklumo roveris: tiesioginiai atnaujinimai

Žinoma, kai kurios NASA misijos į Marsą veikė saulės energija „InSight“ nusileidimo aparatas šiuo metu veikiančioje „Raudonojoje planetoje“ yra saulės kolektoriai, kaip ir šio amžiaus pradžioje buvę „Spirit“ ir „Opportunity“ roveriai. Tačiau „Opportunity“ yra Saulės energijos trūkumų talismanas Marse, nes roverio pabaiga atėjo, kai didžiulė pasaulinė dulkių audra neleido jai patekti į saulės šviesą. Paleiskite roverį dėl branduolinės energijos ir jums nereikia jaudintis dėl šio scenarijaus.

Taigi „Perseverance rover“ NASA pavertė plutonį sistemoje, pavadintoje „Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator“ (MMRTG), kuri turėtų sugebėti maitinti erdvėlaivį maždaug 14 metų.



„Jūs neturite ilginamųjų laidų, negalite pritrūkti remontininko“, - tame pačiame podcast'e sakė Bobas Whamas, Oak Ridge National Laboratory branduolinio kuro ekspertas. 'Jūs turite būti visiškai patikimas.'

MMRTG, kaip ir kiti „Perseverance rover“, yra labai pagrįstas „Curiosity rover“ , kuris buvo paleistas 2011 m., nusileido Raudonojoje planetoje 2012 m. ir nuo to laiko nuolat tvyro. Pasak „DOE“, „Perseverance“ MMRTG buvo kuriama septynerius metus, beveik tiek pat, kiek jo pirmtakas maitino „Curiosity“, ir jo kaina yra 75 mln.

(Kitų rūšių branduoliniai energijos šaltiniai taip pat nukeliavo į gilią kosmosą tokiose misijose kaip keturiasdešimties metų dvyniai „Voyager“ zondai ir erdvėlaivis „Cassini“, kuris nardė per Saturno žiedus.)



MMRTG treniruoklis, naudojamas ruošiantis atkaklumui

MMRTG treniruoklis, naudojamas ruošiantis „Perseverance“ paleidimui, kaip matyti 2019 m.(Vaizdo kreditas: NASA / Frank Michaux)

„Perseverance“ MMRTG skirtas 110 vatų galiai gaminti, maždaug tiek pat, kiek naudoja elektros lemputė. Plutonis suirs, skleisdamas šilumą, kurią generatorius paverčia energija, kad galėtų maitinti visus roverio prietaisus, ir sukuria pakankamai šilumos, kad apsaugotų erdvėlaivį nuo šaltos naktys ir žiemos Marse .

Plutonis prasidėjo kaip visiškai kitas elementas - neptūnas, kurį mokslininkai beveik du mėnesius apšvitino neutronais branduoliniame reaktoriuje, kad paverstų jį MMRTG reikalinga plutonio forma. Tada plutonis derinamas su keramika, todėl junginys yra saugesnis nei naudojamas ginkluose.

Nepaisant to, atominės energijos šaltinio pastatymas prie raketos galo vis tiek reikalauja tam tikrų atsargumo priemonių. Svarbiausia, kad kiekviena plutonio granulė yra uždengta iridžiu, kuriame, nukritus atgal į Žemę, būtų radioaktyviosios medžiagos. Pasak NASA ir DOE , tai atsitiko su kosminiais branduoliniais energijos šaltiniais tris kartus, nė vienas iš jų nepadarė jokios žalos, o vienas iš energijos šaltinių netgi buvo išgautas iš vandenyno, kad vėliau būtų panaudotas kitai misijai.

Nuotraukose: NASA „Mars Perseverance rover“ misija į Raudonąją planetą

Žvilgsnis į smalsumą

Vaizdas, kaip „Curiosity“ MMRTG buvo pakeltas į vietą prieš paleidžiant 2011 m.(Vaizdo kreditas: NASA)

NASA sustiprina misijų valdymo komandas tokiems paleidimams su papildomu personalu, kad koordinuotų bet kokį būtiną atsaką į branduolinį misijos aspektą. Atkaklumo paleidimui vyriausybė sumodeliuodavo daugybę dalykų, kurie gali suklysti paleidimo dieną - apimantis viską, pradedant problema, kylančia prieš pakilimą, kuri turėtų palyginti kompaktišką geografinį poveikį, iki problemos Žemės orbitoje, kuri neleidžia erdvėlaiviui išvykti į Marsą.

Remiantis vyriausybės modeliais, abiejų šių scenarijų tikimybė yra mažesnė nei 0,1%, o jei problema iškyla paleidimo metu, šie skaičiavimai rodo, kad net labiausiai koncentruota spinduliuotės ekspozicija būtų lygi maždaug aštuoniems mėnesiams foninės spinduliuotės, kurią patiria žmonės, gyvenantys Jungtinėse Amerikos Valstijose

Taigi „Atkaklumas“ sėdi ant paleidimo pulto, prikrauto MMRTG, kuriame yra 32 karšti, sidabriniai kuro gabalėliai, pasiruošę sprogti į Raudonąją planetą.

Skirtingai nuo „Curiosity“ plutonio, dalis „Perseverance“ yra palyginti švieži ir pagaminti JAV. Šiose misijose naudojamas plutonio pavidalas prasidėjo kaip šalutinis branduolinio ginklo gamybos proceso produktas, pagal „Slate“ ataskaitą po „Curiosity“ nusileidimo, o devintajame dešimtmetyje JAV vyriausybė nustojo kurti savo šio plutonio tiekimą, nusprendusi, kad gali gauti pakankamai savo reikmėms.

Tačiau pastaruoju metu NASA buvo įstrigusi nustatydama energijos šaltinius, todėl DOE 2015 m atgal į plutonio gamybos verslą - iki 14 uncijų (400 gramų) kasmet šiuo metu, atsižvelgiant į tai, kad sugebėsite sverti 3,3 svaro. (1,5 kilogramo) kasmet iki 2026 m., Teigia DOE.

Kalbant apie tai, kur tas plutonis pateks, viena būsima branduolinės energijos NASA misija jau rengiama. Agentūros Laumžirgio misija , dronas, skrendantis į keistą Saturno mėnulį Titanas, bus varomas MMRTG. Planuojama, kad šis erdvėlaivis bus paleistas 2026 m.

Paštu Meghan Bartels el. Paštu mbartels@demokratija.eu arba sekite ją „Twitter“ @meghanbartels. Sekite mus „Twitter“ @Spacedotcom ir „Facebook“.