Σε λίγες μόνο εβδομάδες, το διαστημόπλοιο New Horizons της NASA θα πραγματοποιήσει την ιστορική του πτήση δίπλα στον Πλούτωνα και τα φεγγάρια του. Τα ηλιακά πάνελ δεν μπορούν να λειτουργήσουν στις σκοτεινές κάτω περιοχές του εξωτερικού ηλιακού συστήματος, και αντ' αυτού, το New Horizons χρησιμοποιεί κάτι που κάθε διαστημόπλοιο που έχει αποτολμήσει μέχρι στιγμής πέρα από τον Δία έχει φέρει στο κιτ εργαλείων του: μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια ραδιοϊσοτόπων με πλουτώνιο ή RTG.
Η χρήση της πυρηνικής ενέργειας για την εξερεύνηση του διαστήματος είναι ένα από τα λίγα χαρούμενα κεφάλαια της μετα-ατομικής εποχής και η πυρηνική ενέργεια μπορεί μια μέρα να μας δώσει πρόσβαση στα αστέρια.
Στη δεκαετία του 1950, η ατομική ενέργεια θεωρούνταν πανάκεια αλλά και κατάρα, ένα είδος Δαμόκλειου ξίφους που και οι δύο κρέμονταν πάνω από το ανθρώπινο γένος, ενώ κρατούσε επίσης την υπόσχεση της σωτηρίας του. Αυτό συνέβη πριν από τις καταστροφές στη Fukushima Daiichi, στο Chernobyl και στο Three Mile Island, οι οποίες θα βοηθούσαν στο να ξεσηκώσει το κοινό σε όλα τα πυρηνικά.
EBR-1, Ο πρώτος εμπορικός πυρηνικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής (EBR-1), που βρίσκεται στο Αϊντάχο. Πηγή εικόνας: David Dickinson
Αλλά οι πρώτοι πρωτοπόροι του διαστήματος αναγνώρισαν επίσης τη δυνατότητα για πυρηνική ενέργεια στην εξερεύνηση του διαστήματος. Μία από τις πιο περίεργες προτάσεις της πρώιμης Διαστημικής Εποχής ήταν ένα σχέδιο με το όνομα Project A119 το οποίο καλούσε τις Ηνωμένες Πολιτείες να πυροδοτήσουν ένα πυρηνικό όπλο στη Σελήνη ενόψει της Σοβιετικής Ένωσης ως επίδειξη ισχύος. Άλλη μια ενδιαφέρουσα πρόταση μεταγλωττισμένη Έργο Orion ζήτησε την κατασκευή ενός διαστρικού διαστημικού σκάφους που θα προωθείται από ατομικές βόμβες που εκρήγνυνται στο πίσω μέρος του. Και το πρώτο ανθρώπινο τεχνούργημα που πυροβολήθηκε στο διάστημα μπορεί κάλλιστα να ήταν μια χαλύβδινη πλάκα ενός τόνου που εκτοξεύτηκε κατά λάθος με μεγάλη ταχύτητα προς τον ουρανό κατά τη διάρκεια της πυρηνικής δοκιμής Pascal B στη σειρά Operation Plumbbob στις 27 Αυγούστουου, 1957. Και οι Ηνωμένες Πολιτείες όντως πυροδότησαν πυρηνικά όπλα στο διάστημα πριν από την έλευση της Συνθήκης για την Περιορισμένη Απαγόρευση Δοκιμών του 1967 που αργότερα απαγόρευσε τέτοιες δοκιμές. Μια καταπληκτική (και, ως παιδί του Ψυχρού Πολέμου, πολύ απόκοσμη για παρακολούθηση) τέτοια δοκιμή γνωστή ως Starfish Prime πραγματοποιήθηκε στον Νότιο Ειρηνικό το 1962:
Ένα από τα πρώτα διαστημόπλοια που έφεραν RTG ήταν ο δορυφόρος Transit-4A που εκτοξεύτηκε στις 29 Ιουνίουου, 1961. Ένας άλλος παρόμοιος δορυφόρος της σειράς, ο Transit-5BN-3, χάθηκε λίγο μετά την εκτόξευση μαζί με το RTG του με πλουτώνιο, το οποίο εισήλθε ξανά πάνω από τον Ινδικό Ωκεανό. Ο σοβιετικός δορυφόρος Kosmos 954 επανήλθε επίσης πάνω από την ψηλή Αρκτική του Καναδά στις αρχές του 1978 μαζί με τον πυρηνικό αντιδραστήρα του.
Και όταν το Apollo 13 επέστρεψε στη Γη, το πλήρωμα εκτόξευσε τοΥδροχόοςΜονάδα σεληνιακής προσγείωσης πάνω από τον Ειρηνικό, όπου επανήλθε μαζί με το πλουτώνιο RTG που προοριζόταν για τα πειράματα ALSEP που τοποθετούσαν οι αστροναύτες του Apollo στη Σελήνη κατά τη διάρκεια κάθε αποστολής.
Υδροχόος μετά τον χωρισμό. Πίστωση εικόνας: Apollo 13/NASA
Κάθε εκτόξευση από το ακρωτήριο Κανάβεραλ ενός πυρηνικού RTG είναι βέβαιο ότι θα προκαλέσει διασπορά διαδηλωτών, αν και η NASA εκτίμησε μια καταστροφική αποτυχία εκτόξευσης που περιελάμβανε μια ρήξη RTG κατά την εκτόξευση των New Horizons στο 1-in-360. Αυτοί οι φόβοι έφτασαν στο κρεσέντο κατά την εκτόξευση του Cassini το 1997, το οποίο παρουσίαζε επίσης μια σφεντόνα της Γης που πέταξε στις 18 Αυγούστουου, 1999 καθ' οδόν προς τον Κρόνο.
Ένα πυρηνικό RTG λειτουργεί χρησιμοποιώντας την απόβλητη θερμότητα που παράγεται από τη ραδιενεργή διάσπαση του πλουτωνίου-238. Αυτό όχι μόνο έχει χρόνο ημιζωής 87,7 χρόνια, αλλά παράγει επίσης ένα πολύ αξιοσέβαστο 560 watt-second ανά κιλό ανά δευτερόλεπτο. Δυστυχώς, το υλικό που οπλίζουμε για πυρηνικές βόμβες είναι ένα ξεχωριστό ισότοπο γνωστό ως Pu-239 και δεν μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για χρήση RTG. Η παραγωγή πλουτωνίου-239 για πυρηνικά όπλα κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου, ωστόσο, διαβεβαίωσε επίσης ότι η δυνατότητα δημιουργίας επίσης Pu-238 για διαστημικές πτήσεις ήταν διαθέσιμη μέχρι το τέλος της παραγωγής στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1989.
Ένα λαμπερό σφαιρίδιο Pu-238. Πίστωση εικόνας: NASA/DoE
Μια ονομαστική κλήση διαστημικού σκάφους εξοπλισμένου με RTG μοιάζει με 'Who's Who' της εξερεύνησης του εξωτερικού ηλιακού συστήματος και περιλαμβάνει: Pioneer 10 και 11, Galileo, Cassini, το Mars Science Laboratory, Voyagers 1 και 2, Vikings 1 και 2 και προαναφερθέν διαστημόπλοιο New Horizons με προορισμό τον Πλούτωνα.
Διασκεδαστικό γεγονός: το πλουτώνιο που τροφοδοτεί το Curiosity καθώς εξερευνά τον Άρη αγοράστηκε στην πραγματικότητα από τη NASA από τους Ρώσους.
Ένα κοντινό πλάνο του MMRTG της MSL. Πίστωση εικόνας: NASA/LBNL
Μέχρι τη στιγμή που γράφονται αυτές οι γραμμές, η αποστολή Mars Rover 2020 είναι το επόμενο διαστημόπλοιο που θα σπάσει τους άθλιους δεσμούς που θα φέρουν, όπως το Curiosity, ένα MMRTG με πλουτώνιο. Μια προτεινόμενη αποστολή Uranus Orbiter με το όνομα HORUS (Αυτό σημαίνει—βαθιά αναπνοή—το Herschel Orbiter for Reconnaissance of the Uranus System, επειδή το «Uranus Probe» απλώς δεν ακούγεται σωστά) θα είχε επίσης χρησιμοποιήσει και RTG. Η αποστολή Europa Clipper στο φεγγάρι του Δία, η Ευρώπη, που θα εκτοξευθεί γύρω στο 2025, επέλεξε ηλιακές κυψέλες αντί για ένα πυρηνικό RTG, αν και θα πρέπει να περάσει μέσα από το επικίνδυνο περιβάλλον ακτινοβολίας που περιβάλλει τον Δία. Στην πραγματικότητα, το διαστημόπλοιο Juno που θα μπει σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη Δία το επόμενο έτος θα είναι τοπρώταΑποστολή Jovian που δεν θα χρησιμοποιεί πυρηνική ενέργεια, αν και απαιτεί τρία τεράστια ηλιακά πάνελ για να αντισταθμιστεί.
Το πόσο πλουτώνιο έχει στη διάθεσή της η NASA, χάρη στο Υπουργείο Ενέργειας, έχει ταξινομηθεί για λόγους ασφαλείας, αλλά πιστεύεται ότι έχει αρκετό για μια μεγάλη αποστολή και μια αποστολή προσκοπικής κατηγορίας που απομένει. Το New Horizons ενσωματώνει 10,9 κιλά πλουτώνιο , και είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι οποιοσδήποτε εξωγήινος πολιτισμός βρίσκει ένα ανθρώπινο διαστημόπλοιο σε τροχιά γύρω από το επίπεδο του γαλαξία μας του Γαλαξία μας για εκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε επομένως να χρονολογήσει την κατασκευή του από τη ραδιενεργή διάσπαση των ελάχιστων ισοτόπων Pu-238 έναντι αποσύνθεσης που παραμένουν στο RTG του.
Ένα κοντινό πλάνο του New Horizons περικλείεται στο φέρινγκ εκτόξευσης του λίγο μετά την εγκατάσταση του RTG του. Πίστωση εικόνας: KSC/NASA
Η NASA ανακοίνωσε ότι το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ όντως θα το κάνει συνέχιση της παραγωγής του πλουτωνίου στο περίπου 1,5 έως 2 κιλά το χρόνο Ξεκινώντας το 2016. Από την άλλη πλευρά, η NASA, ωστόσο, σταμάτησε την ανάπτυξη της Προηγμένης Γεννήτριας Ραδιοϊσοτόπων Stirling (ASRG) το 2013. Αυτή είναι μια κάπως αντιφατική απόφαση, που τροφοδοτείται περισσότερο από την πολιτική παρά από την πρακτικότητα, δεδομένης της τρέχουσας σπανιότητας πλουτωνίου. Ο σχεδιασμός ASRG επρόκειτο να είναι τέσσερις φορές πιο αποτελεσματικός από τα σημερινά MMRTG (MM σημαίνει Multi-Mission) και έτσι θα είχε χρησιμοποιήσει λιγότερο από το συρρικνούμενο απόθεμα του υπάρχοντος Pu-238.
Δυστυχώς, το παρατεταμένη έλλειψη πλουτωνίου μπορεί να έχει τρομερό αντίκτυπο στο μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Καθώς το Cassini, το New Horizons και το διαστημόπλοιο Voyager ολοκληρώνουν τις αντίστοιχες αποστολές τους, τα «μάτια μας στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα» μπορεί να σκοτεινιάσουν, καθώς η τρέχουσα χρυσή εποχή της εξερεύνησης πλανητών πλησιάζει προς το τέλος της, ή τουλάχιστον, περιμένει μια νέα γενιά διαστημοπλοίων που κινούνται με πλουτώνιο για να πάρουν τον μανδύα.
