НАСА предвижда да замени плутоний-238 с америций-241 в реакторите на космическите кораби

Америций-241: един скромен изотоп, който може да промени бъдещето на космоса.

В стремежа си да разшири границите на космическите изследвания НАСА залага на нов вид ядрено гориво, което може да захранва космическите апарати там, където слънчевата светлина е недостъпна или твърде слаба.

В продължение на повече от 60 години агенцията използва радиоизотопни източници на енергия, предимно плутоний-238. Този изотоп надеждно захранва космическите сонди, работещи далеч от Слънцето. Сега обаче вниманието се насочва към америций-241 – вещество, което се разработва в Европа и се изпитва в Съединените щати.

В началото на тази година центърът „Глен“ в Кливланд, съвместно с университета в Лестър, тества генератор на Стърлинг със симулации на топлинно излъчване, аналогично на разпада на америций-241. При експериментите са използвани специални нагревателни елементи, които са позволили да се тестват параметрите на системата без пряк контакт с радиоактивни материали.

За разлика от традиционните термоелектрически източници двигателят на Стърлинг не съдържа колянови механизми или въртящи се елементи. Конструкцията разчита на принципа на плаващите бутала, което значително намалява износването и осигурява многогодишна работа без поддръжка – изключително важно свойство за отдалечени от Земята апарати. Освен това тестовете потвърдиха, че при повреда на един от модулите системата продължава да функционира и да доставя енергия.

Според инженера на НАСА Салваторе Орити проектът е започнал с концептуална схема, но за кратко време е доведен до прототип, близък до годен за полет. Той отбеляза, че толкова бърза и рентабилна реализация е била възможна благодарение на ефективната координация на британските и американските специалисти.

Всички ключови параметри са постигнати и сега агенцията планира да разработи олекотена модификация с повишена точност, подходяща за тестове в условия, симулиращи открития космос. Ако прототипите се проявят успешно, америций-241 ще допълни арсенала от решения за мисии до далечните краища на Слънчевата система, където надеждността на оборудването излиза на преден план, а използването на слънчеви панели губи смисъл.

Както подчертава изследователката Хана Сарджънт от Лестър, най-важната характеристика на новия проект е способността му да продължи да функционира, дори ако един от модулите се повреди. Този резултат потвърди високата стабилност и издръжливост на инсталацията, която е в състояние да функционира автономно в продължение на десетилетия.

Интересът на НАСА се дължи не само на техническите предимства. Америцият има период на полуразпад от 432 години и е по-лесен за производство и увеличаване на мащаба, отколкото плутоний-238, чиито запаси са много ограничени. Европейската космическа агенция участва в подобни разработки от дълго време и настоящото сътрудничество с Университета в Лестър се основава на нейния дългогодишен опит.

Следващият етап ще бъде изграждането на обновена тестова установка: по-лека, по-енергийно ефективна и способна да издържи на натоварванията при изстрелване и във вакуумна среда. Сред планираните процедури са вибрационни тестове, температурни цикли и херметичност при ниско налягане.

В бъдеще подобни устройства биха могли да захранват научните инструменти, модулите за кацане и дори компактни жилищни помещения – включително в постоянно засенчените райони на Луната или на ледените спътници на гигантски планети, където фотоволтаичните панели са трудни за използване. Ако разработката достигне практическа фаза, тя ще се превърне в основа за захранване на дългосрочни космически програми отвъд пределите на близкия космос.