Jaderná energie na Marsu

Včera úspěšně proběhl přistávací manévr americké sondy Curiosity na Marsu. Vozítko o velikosti malého auta pohání jaderné baterie využívající energii z rozpadu radioaktivních prvků.

Pro intenzivní vesmírný výzkum vyvíjí NASA malé jaderné reaktory schopné dlouhodobě podporovat výzkumné stanice na povrchu Měsíce a Marsu. Rusko zase intenzivně pracuje na prototypu jaderného pohonu pro raketové lety za hranici naší Sluneční soustavy.

Vesmírný rover Mars Science Laboratory (Marťanská vědecká laboratoř) s poetickým jménem Curiosity (Zvídavost) po více než 8 měsících letu přistál toto pondělí na Marsu a zahájí několikaletou výzkumnou misi. Ve srovnání s předchozími moduly Spirit a Opportunity je současné vozítko mnohem robustnější – s délkou 2,7 metru a váhou 900 kg (z toho 80 kg vědeckých přístrojů) připomíná menší auto. Vzhledem k její velikosti a také k teplotní citlivosti některých integrovaných přístrojů, nepohání Curiosity solární panely ale jaderná energie.

Rover Curiosity má tzv. radioizotopový termoelektrický generátor (RTG), využívající energii z rozpadu radioaktivních prvků. Jako zdroj tepelné energie slouží „baterie“ s 4,8 kg izotopu plutonia-238 ve formě keramických tablet. Izotop plutonia se přírodně rozpadá, kinetická energie částic se mění na tepelnou a ta následně produkuje 2,7 kWh elektrické energie denně. To umožní Curiosity nejen sbírat povrchové vzorky, ale také vrtat a analyzovat horniny pod povrchem. Odpadní teplo se navíc využije k udržování provozní teploty systémů. Některé palubní přístroje roveru totiž vyžadují stálou teplotu. Na místě přistání přitom teplota může kolísat mezi 30 až -127°C. Jaderná baterie RTG má minimální životnost 14 let.

Rozvoj vesmírných misí do velké míry závisí na vývoji účinných štěpných reaktorů. Národní úřad pro letectví a kosmonautiku NASA letos zahrnul jejich výzkum a vývoj mezi 16 prioritních projektů, které by měly přednostně získávat peníze z rozpočtu. První testování prototypů přitom vypadá slibně. Testovaný pohonný systém je založený na malém štěpném reaktoru, který zahřívá a cirkuluje chladicí směs sodíku a draslíku. Tepelný rozdíl mezi chladicí směsí a venkovním prostředím pohání dva dodatečné teplovzdušné motory napojené na generátor o výkonu 40 kW. Přebytečné teplo odvádějí do vesmíru radiátory. NASA zatím systém testovala ve vakuové komoře se simulovanými extrémními teplotními výkyvy a v laboratořích se zvýšenou radiací. Výsledky jsou povzbuzující: systém minireaktorů s přídavnými motory by mohl bezúdržbově fungovat až osm let. NASA doufá, že reaktory použije již v roce 2020 na Měsíci, při budování lunární základny.

Ani Rusové nezůstávají při vesmírných ambicích u tradičních zdrojů. Ve Výzkumném centru M. Keldyše zkoumají možnost využívat na palubě raketoplánu malý štěpný reaktor chlazený plynem. Reaktor by otáčel turbínou a v generátoru by vznikala elektřina pro plazmové pomocné rakety. Pokud by se podařilo tento sytém zprovoznit, umožnilo by to těžším raketoplánům létat rychleji a dál než kdykoliv před tím. Projekt výzkumu jaderného pohonu běží od roku 2010, v roce 2015 by měl být k dispozici laboratorně odzkoušený reaktor a v roce 2018 by mohl vyletět první raketoplán.
Vypadá to, že jaderná energie bude v následujících letech klíčovým prvkem pro další rozvoj vesmírných expedic.

Zdroj: ČNS (inspirace: atominfo.cz)