Dzięki plutonowi-238 latamy w kosmos. Zapasów wystarczy na osiem lat

To, że przemierzamy kosmos, pokonując niewyobrażalne odległości, zawdzięczamy mało znanemu bohaterowi, plutonowi-238. Ten izotop promieniotwórczy jest o tyle niezwykły, że ciepło, które z siebie wydziela, może zostać przekonwertowane w energię elektryczną, dzięki której statki kosmiczne mogą wędrować po zakamarkach Wszechświata. To dzięki niemu NASA może latami prowadzić najważniejsze dla ludzkości misje - jak choćby zakończona niedawno misja Cassini.

Problem pojawia się, gdy zdamy sobie sprawę z tego, że większość plutonu-238 została wyprodukowana podczas Zimnej Wojny, a obecnie jego zasoby są na wykończeniu. Przed kilkoma dniami amerykańskie Rządowe Biuro Zasobów ujawniło, że plutonu-238 zabraknie już za osiem lat.

Pracownicy Departamentu Energii głowią się nad tym, jak wytworzyć więcej tego bezcennego materiału, ale już teraz wiadomo, że przerwa w dostawie poważnie utrudni, a nawet uniemożliwi planowanie kolejnych kosmicznych misji.

Naukowcy z NASA potwierdzają, że deficyt tej substancji może doprowadzić do załamania się naszej wiedzy o Układzie Słonecznym. Bez kolejnych programów kosmicznych, postępy w naszym rozumieniu Wszechświata znacznie zmaleją.

Radioizotopy to potężne źródła paliwa: ich rozpad uwalnia ogromne pokłady energii. Dzięki temu aparatura kosmiczna jest w stanie funkcjonować w kosmosie przez dekady.

Jak podają naukowcy z Narodowej Akademii Nauk w Stanach Zjednoczonych, spośród 2900 rodzajów radioizotopów znanych ludzkości jedynie 22 nadają się do tego, by korzystać z nich w kosmosie. Co gorsza, spośród tych 22 radioizotopów, tylko jeden jest względnie bezpieczny i jest nim właśnie pluton-238.

- To taki zaczarowany izotop. On jeden po prostu zna swoje zadania - stwierdził Jim Adams, członek zespołu technologicznego NASA.

Naukowcy znają wiele substytutów i źródeł energii elektrycznej - superbaterii, paneli słonecznych - jednak pluton-238 bije je wszystkie na głowę i to z bardzo wielu powodów.

Pierwszy nasuwa się sam: na pokładzie rakiety pozostaje niewiele miejsca na magazynowanie źródeł energii, a zwiększenie rozmiaru lub wzrost masy wehikułu może doprowadzić do fiaska.

Co więcej, wiele planet i księżyców posiada potężne pole elektromagnetyczne, które jest w stanie uszkodzić systemy i aparatury na pokładzie, a słoneczne panele są na nie szczególnie narażone. Wysłanie załogi w tak niebezpieczne rewiry kosmosu jak choćby Europa, księżyc Jowisza, wiąże się ze znacznym ryzykiem, o ile załoga byłaby uzależniona od tak delikatnych systemów dostarczania energii jak panele słoneczne.

Trzecią przewagą plutonu jest to, że w kosmosie, gdzie panuje bardzo niska temperatura, pewne przyrządy po prostu przestają funkcjonować. Izotop jest w stanie dalej zasilać niezbędne urządzenia dzięki swojej ogromnej wytrzymałości termicznej.

Rząd Stanów Zjednoczonych zaprzestał produkcji plutonu-238 w 1988 roku. Przez wiele lat zasoby NASA uzupełniała Rosja, jednak po latach zostały ono zbyt uszczuplone, by pozwolić na dalszy handel. Obecnie NASA posiada jedynie 35 kilogramów substancji, co nie wystarczy nawet na jeden projekt pokroju misji Cassini. Dlaczego? Otóż pluton-238 rozkłada się z czasem i obecnie jedynie połowa zmagazynowanych zasobów pozostaje świeża.

A naukowcy NASA nie ukrywają swoich ambicji: pragną ponownie odwiedzić planety Uran, Neptun i - o ironio - Pluton, a także dowiedzieć się więcej o oceanach na księżycach Jowisza i Saturna.

- Wszystkie te programy i misje wymagają energii jądrowej - stwierdził Alan Stern, kierownik działu naukowego NASA przy programie kosmicznym Nowe Horyzonty.

Od 2011 roku Kongres zatwierdził program, dzięki któremu produkcja plutonu-238 ponownie ruszyła. Jego celem jest zastąpienie zalegających kilogramów starego plutonu całkowicie nowym materiałem. Dzięki programowi udało się jak dotąd stworzyć ćwierć kilograma tego bezcennego materiału.

- Wydaje się, że udało im się odkryć sekretną recepturę - stwierdził Ralph McNutt, kierownik badań w Laboratorium Fizyki Stosowanej na Uniwersytecie Hopkinsa.

Jim Green, kierownik programu naukowego NASA ,nie ukrywa optymizmu, choć program będzie już wkrótce kosztował agencję ponad 20 milionów dolarów rocznie. Experci przewidują, że do 2019 roku uda się wyrobić tempo produkcji od 300 do 450 gramów pierwiastka rocznie.

- Myślę, ze przez najbliższe kilka lat uda nam się utrzymać dobre tempo - przyznał Green. - Zależy nam na tym, by brak zasobów nie ograniczał naszych możliwości eksploracji kosmosu - dodał.

Jednak najnowsze raporty pokazują, że program ten roi się od przesunięć i opóźnień - w pewnym momencie doszło do tego, że to, co było zaplanowane na 2019 rok, przesunięto na 2026 rok. Davis Schurr, dyrektor wykonawczy programu naukowego NAS,A zapewnia, że jest to jak najbardziej na porządku dziennym, a NASA wciąż ma wystarczająco plutonu-238, by prowadzić kilka pomniejszych programów kosmicznych.

Autor: sj/map / Źródło: Sciencealert