Плутоний-238 в иридиевой грануле светится красным цветом и в течение десятилетий выделяет большое количество тепла. Такие гранулы устанавливают в радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ), которые вырабатывают электричество
Директор Отдела планетологии NASA Джеймс Грин (James Green) разослал служебную записку относительно радиоизотопных тепловых генераторов (РИТЭГ).
«После анализа и консультаций с Министерством энергетики, Отдел планетологии NASA рад сообщить о снятии запрета на использование радиоизотопных источников энергии (Radio-isotope Power Systems, RPS) заявителями, которые намерены участвовать в предстоящей программе Discovery» — сказано в служебной записке.
После получения разрешения претенденты могут включать в свои конкурсные заявки до двух радиоизотопных тепловых генераторов, и таким образом значительно расширить концепцию миссий Discovery.
Discovery — это программа относительно низкобюджетных узкоспециализированных космических миссий по научному исследованию Солнечной системы. «Низкобюджетных» по сравнению с миссиями программ New Frontiers или Flagship, разумеется. В абсолютных цифрах бюджет у них вполне достойный. В рамках программы Discovery готовились миссии NEAR Shoemaker (самая первая миссия в 1996 году по изучению астероида 433 Eros), Mars Pathfinder (спускаемый аппарат, который доставил на Марс планетоход Sojourner), Stardust, Deep Impact, Dawn, Kepler и многие другие.
Ещё в декабрьской «информации о долгосрочном планировании» для программы Discovery сообщалось, что устанавливать радиоизотопные источники энергии RPS запрещено. Разрешались только радиоизотопные нагреватели (RHU) с очень маленьким количеством плутония-238 для подогрева научных инструментов и других элементов космического корабля. Теперь ограничение сняли.
Полномасштабное применение плутония-238 стало возможным благодаря оценке прогнозируемых запасов этого топлива из расчёта расхода в будущих миссиях, таких как «Марс-2020», сообщает Space News. На свою долю редкого материала претендует и Dragonfly — один из двух финалистов планетарной научной миссии среднего класса по программе New Frontiers, и будущие аппараты, которым придётся работать на поверхности Луны в течение двухнедельной лунной ночи, когда грунт промерзает до −170°C.
Плутоний-238 пока что в очень большом дефиците. Лишь примерно к 2022 году Министерство энергетики выйдет на объём производства около 1,5 кг в год, а до этого времени приходится жёстко ограничивать потребление изотопа. Суровой экономией Джеймс Грин объяснил, почему первоначально для мисии запретили использовать радиоизотопные источники энергии: «Последнее, с чем нам хотелось бы столкнуться, — это выбрать миссию, а потом не быть готовыми к полёту».
После публикации «информации о долгосрочном планировании» Грин снова вернулся в Министерства энергетики для пересчёта текущих и прогнозируемых запасов плутония-238. Такая настойчивость принесла успех: в конце концов цифры сошлись нужным образом — и оказалось, что топлива действительно хватит ещё на одну миссию.
Более оптимистичный прогноз запасов плутония появился благодаря прогрессу, которого добилось Министерство энергетики США в добыче этого ценного изотопа. Судя по всему, американские физики-ядерщики смогут выйти на объём 1,5 килограмма в год в запланированные сроки.
Производство плутония-238 в США было остановлено в конце 1980-х годов, а сейчас восстановление производства идёт медленными темпами. С 1992 года плутоний-238 закупали у России, но в 2009 году сделка сорвалась, что поставило США в тяжёлое положение. На начало 2015 года в запасах осталось 35 кг плутония, из которых только 17 кг соответствуют необходимому качеству для создания источников питания космических аппаратов, что примерно соответствует трём атомным элементам, установленным в марсоходе Curiosity.
Окриджская национальная лаборатория наработала первый за последние 30 лет плутоний-238 к декабрю 2015 года, и сейчас США постепенно восстанавливают наработку изотопа, который так нужен для космических миссий. Плутоний-238 получают из нептуния-237, который извлекается из топлива ядерных реакторов.
А ведь из-за такой мелочи США могли лишиться мирового лидерства в области космических исследований, ведь без плутония-238 в дальнем космосе делать нечего: «Не будет большим преувеличением сказать, что будущее бесспорного лидерства США в области планетных исследований в 21 веке зависит от плутония-238, — сказал тогда в интервью интернет-газете Space.com Алан Стерн, руководитель миссии “Новые горизонт”. — Мы ещё сможем предпринять одну исследовательскую миссию после Curiosity, но это всё. Какое-то сумасшествие. Безответственно подходить так близко к краю пропасти. 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 её границ».
Но сейчас ситуация близка к удачному разрешению. Министерству энергетики удалось масштабировать производство — и скоро NASA должно получить плутоний-238 в необходимом количестве.
Автор: Анатолий Ализар
