НАСА испытывает острый дефицит плутония-238 для источников питания КА

НАСА испытывает острый дефицит плутония-238 для источников питания космических аппаратов. На данное время НАСА обладает запасом в 35 кг плутония, из которых только 17 кг соответствуют необходимому качеству для создания источников питания космических аппаратов, что примерно соответствует трём «атомным батарейкам», используемым в марсоходе «Curiosity». Оставшиеся 18 кг не соответствуют необходимому уровню тепловыделения для применения в MMRTG ^[1] (РИТЭГ).

Изотоп Pu-238 имеет интенсивность самопроизвольного деления 1.1x106 делений/с*кг (удельная радиоактивность 17.5 кюри/г — что в 2.6 раза больше Pu-240) и очень высокую тепловую мощность: 567 Вт/кг. Сильное излучение нейтронов и нагрев делают его очень неудобным для обращения и это ограничивает его применение в основном в источниках питания. В качестве оружейного плутония используется Pu-239.

США использовали РИТЭГи с плутонием-238 ^[2] на 24 космических аппаратах. К числу аппаратов, «питавшихся» плутонием-238, относятся американские «Вояджеры», запущенные в 1977 году к Юпитеру и Сатурну и уже достигшие границ Солнечной системы. Плутоний использовался и в околоземных спутниках и в программе Аполло. Должен был использовать такой источник питания и «Марс-96».

Плутониевые источники питания применены и в других космических аппаратах для исследования дальнего космоса, где использование солнечных батарей затруднено или невозможно:

• КА «Галилей», вращавшийся вокруг Юпитера потребовал 15,6 кг плутония-238.
• КА «Кассини», работающий на орбите Сатурна несет 32,7 кг плутония-238.
• КА «Новые горизонты», подлетающий в настоящее время к Плутону, имеет на борту 10,9 кг плутония-238.
• Марсоход «Curiosity» получает необходимую энергию от 4,8 кг плутония-238

.

В США в 1988 году было прекращено производство плутония-238 и с тех пор использовались накопленные запасы. В 1992 году США подписали пятилетний договор о покупке изотопа у России в объеме 10 кг и возможностью увеличения поставок не более чем до 40 кг. Договор несколько раз продлевался, пока в середине декабря 2009 года Россия не уведомила США, что не сможет поставлять в ближайшие два года 10 кг плутония-238 для источников питания космических аппаратов. Россия настаивала перезаключить договор о покупке на новых условиях.

В 2009 году Национальном совете по научным исследованиям (NRC) был подготовлен доклад рекомендовавший возобновить производство плутония-238, чтобы избежать задержки или полной отмены будущих научных миссий.

Несмотря на сравнительно малую сумму в 75-150 миллионов долларов, необходимую для восстановления производства, непростая бюджетная ситуация в США и бюрократические особенности американского государственного механизма похоронили на несколько лет старт работ по восстановлению производства изотопа. Как обычно в США в таких ситуациях заинтересованные лица и организации выносят «сор из избы» на публику, призывая к патриотическим чувствам и привлекая к лоббированию политиков:

«Не будет большим преувеличением сказать, что будущее бесспорного лидерства США в области планетных исследований в 21 веке зависит от плутония-238, – сказал в интервью интернет-газете Space.com Алан Стерн, руководитель миссии «Новые горизонты». – Мы еще сможем предпринять одну исследовательскую миссию после “Кьюриосити”, но это все. Это какое-то сумасшествие. Безответственно подходить так близко к краю пропасти».

«Я считаю, что в подкомитете, контролирующем бюджет Министерства энергетики, сидят люди, которые настроены против возобновления производства плутония-238, – сказал в интервью Space.com Алан Стерн. – У них достаточно власти, чтобы не допустить это, что они уже весьма эффективно делают в течение ряда лет. Нам нужно обращаться к русским, чтобы попасть на орбитальную станцию, мы уже не можем исследовать Луну так, как в те времена, когда я был еще мальчишкой, а теперь еще и лишимся способности исследовать Солнечную систему до самых ее границ. Это ослабляет Соединенные Штаты и ничего, кроме чувства глубокого разочарования, вызвать не может. Нужно открыто назвать имена тех людей, которые блокируют возобновление производства плутония-238. Это – антипатриоты».

В 2012 году, после нескольких попыток, администрации Обамы удалось протащить через Конгресс финансирование для восстановления производства плутония-238, при условии, что НАСА на оплатит ремонт устаревшей инфраструктуры в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико. По окончании ремонта Департамент энергетики начнет выпускать 1,5 килограмма плутония-238 в год. Это позволит довести оставшиеся 18 кг плутония к необходимому уровню тепловыделения для использования в MMRTG. Даже если производство плутония не сразу выйдет на запланированные 1,5 кг в год, запаса плутония хватает на ближайшее десятилетие. Пока НАСА планирует только одну миссию с использованием плутония — Марс 2020 ^[3], проект идентичный марсоходу «Curiosity». О планах относительно оставшегося плутония пока неизвестно. НАСА необходимо запланировать расширение производства необходимого изотопа и также возродить закрытый в 2013 году проект Advanced Stirling Radioisotope Generator ^[4], который производит 140 Ватт используя в 4 раза меньше плутония, чем это надо для получения такой же мощности с помощью MMRTG.

Источники:

• Плутоний-238 ^[5]
• U.S. Plutonium Stockpile Good for Two More Nuclear Batteries after Mars 2020 ^[6]
• Плутоний ^[7]
• Плутониевое истощение космической программы США ^[8]
• NASA CAN MAKE 3 MORE NUCLEAR BATTERIES, AND THAT'S IT ^[6]

Автор: Rumlin

Источник ^[9]