Η πρόκληση του να διατηρηθεί μια διαστημική αποστολή ενεργή για δεκαετίες, καθώς ταξιδεύει σε αποστάσεις δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων μακριά από τον Ήλιο, παραμένει από τα πιο σύνθετα τεχνολογικά ζητήματα που αντιμετωπίζει η σύγχρονη διαστημική εξερεύνηση. Σε περιοχές όπου το ηλιακό φως δεν επαρκεί για να τροφοδοτήσει ηλιακά πάνελ, η ανάγκη για μια συμπαγή, μακρόβια και αξιόπιστη πηγή ενέργειας είναι επιτακτική. Για περισσότερα από εξήντα χρόνια, η απάντηση ήταν το πλουτώνιο-238. Όμως πλέον, η NASA στρέφεται σε μια νέα, πολλά υποσχόμενη εναλλακτική: το αμερίκιο-241.
Σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Leicester στο Ηνωμένο Βασίλειο, το Glenn Research Center της NASA, με έδρα το Κλίβελαντ, πραγματοποίησε δοκιμές σε έναν πρωτοποριακό ραδιοϊσοτοπικό θερμοηλεκτρικό κινητήρα τύπου Stirling. Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς κινητήρες καύσης, ο μηχανισμός Stirling αξιοποιεί αιωρούμενα έμβολα χωρίς στροφαλοφόρο άξονα ή περιστρεφόμενα ρουλεμάν. Αυτό του επιτρέπει να λειτουργεί αδιάλειπτα για δεκαετίες, σχεδόν χωρίς φθορά ή ανάγκη συντήρησης.
Στις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, οι επιστήμονες δεν χρησιμοποίησαν πραγματικό ραδιενεργό υλικό, αλλά θερμικούς προσομοιωτές που αναπαρήγαγαν με ακρίβεια τη θερμότητα που θα παρήγαγε η ραδιενεργή διάσπαση του αμερίκιου. Με τον τρόπο αυτό εξασφάλισαν την ασφάλεια του προσωπικού και του εξοπλισμού, διατηρώντας παράλληλα την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά αποτελέσματα της δοκιμής ήταν η ανθεκτικότητα του συστήματος. Οι ερευνητές προσομοίωσαν αστοχία σε έναν από τους μετατροπείς Stirling, και παρ’ όλα αυτά, η γεννήτρια συνέχισε να παράγει ηλεκτρική ενέργεια χωρίς διακοπή. Όπως εξήγησε η Hannah Sargeant από το Πανεπιστήμιο του Leicester, «το γεγονός ότι το σύστημα συνεχίζει να λειτουργεί κανονικά ακόμη και με αποτυχία σε έναν κρίσιμο μηχανισμό υπογραμμίζει την αξιοπιστία του για μακροχρόνιες αποστολές στο Διάστημα».
Το αυξανόμενο ενδιαφέρον για το αμερίκιο-241 δεν είναι τυχαίο. Ήδη ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) έχει ξεκινήσει την ανάπτυξη τεχνολογιών με βάση αυτό το ισότοπο, το οποίο εμφανίζει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με το πλουτώνιο-238. Πρώτα απ’ όλα, έχει πολύ μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής — περίπου 432 χρόνια, έναντι μόλις 88 για το πλουτώνιο. Επιπλέον, είναι πιο προσβάσιμο και οικονομικό για παραγωγή σε βιομηχανική κλίμακα.
Ο Salvatore Oriti, μηχανολόγος μηχανικός στο Glenn Research Center, δήλωσε: «Ξεκινήσαμε με ένα απλό σχέδιο και το εξελίξαμε σε λειτουργικό πρωτότυπο, πολύ κοντά σε αυτό που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε πραγματική αποστολή». Όπως πρόσθεσε, η ταχύτητα και η αποδοτικότητα με την οποία επιτεύχθηκε το αποτέλεσμα οφείλονται στη στενή και αποτελεσματική συνεργασία των ομάδων.
Με τη θετική έκβαση της πρώτης φάσης, η NASA σχεδιάζει ήδη την επόμενη γενιά του συστήματος. Το νέο πρωτότυπο θα είναι ακόμα πιο ελαφρύ, αποδοτικό και ανθεκτικό. Θα σχεδιαστεί ώστε να αντέχει τις ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες του Διαστήματος, όπως οι έντονες δονήσεις κατά την εκτόξευση, το απόλυτο κενό και οι εξαιρετικά χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες.
Αν η τεχνολογία αυτή εξελιχθεί πλήρως, οι αμερικανικοί ραδιοϊσοτοπικοί κινητήρες θα μπορούσαν να τροφοδοτούν επιστημονικά όργανα, ρομποτικές αποστολές, ακόμα και μικρές κατοικήσιμες μονάδες σε περιοχές όπου το φως του Ήλιου δεν φτάνει ποτέ. Τέτοιες περιοχές περιλαμβάνουν τους σκοτεινούς κρατήρες της Σελήνης ή τις παγωμένες επιφάνειες των δορυφόρων του Δία και του Κρόνου, όπως η Ευρώπη και ο Τιτάνας.
Η στροφή της NASA προς το αμερίκιο-241 δεν σημαίνει απαραίτητα το οριστικό τέλος του πλουτωνίου-238, αλλά υποδεικνύει μια σαφή τάση προς ασφαλέστερες, πιο οικονομικές και μακροβιότερες λύσεις. Και ίσως, στο μέλλον, αυτή η αλλαγή να αποτελέσει το θεμέλιο για ακόμα πιο φιλόδοξες και μακρινές εξερευνήσεις στο Ηλιακό μας Σύστημα.
[via]
