Космос остаётся бесконечным, но ресурсы для его освоения ограничены. Топливо, необходимое для ракет, быстро исчерпывается, и NASA ищет альтернативные решения для долгосрочных миссий. Одним из них стали радиоизотопные энергетические системы (RPS) – ядерные батареи, которые агентство применяет ещё с 1960-х годов.
С помощью таких систем были реализованы крупнейшие проекты – от “Вояджеров” и “Новых горизонтов” до марсоходов Curiosity и Perseverance, а также будущего дрона Dragonfly для исследования спутника Титана, как подчёркивает NASA .
Энергия батарей вырабатывается за счёт распада нестабильных изотопов. Долгие годы в качестве топлива использовался плутоний-238 с периодом полураспада около 88 лет. Теперь NASA рассматривает америций-241 с полураспадом почти 433 года. Такой источник способен обеспечивать питание миссий на протяжении столетий и открывает возможности для исследований дальних областей Солнечной системы.
Космическое топливо должно соответствовать строгим требованиям: оно должно быть минимально токсичным, нерастворимым в организме, устойчивым к высоким температурам и способным давать мощный тепловой поток при малых объёмах. Поэтому изотопы используют в керамической форме, которая в случае аварии распадается на крупные осколки и не может быть легко усвоена организмом.
В январе NASA Glenn Research Center совместно с Лестерским университетом начали испытания америция-241. Параллельно исследуется новая схема генерации энергии – использование свободнопоршневого конвертора Стирлинга , позволяющего работать поршням в условиях микрогравитации. Один из таких конверторов в центре Glenn проработал 14 лет без обслуживания.
“Это достижение особенно важно”, – отметил Уэйн Вонг, руководитель подразделения термальной энергетики NASA Glenn в пресс-релизе . По его словам, для миссий к внешним планетам минимальные требования к длительности источников энергии составляют как раз 14 лет.
После тридцатилетнего перерыва производство плутония-238 было возобновлено лишь в 2011 году, когда NASA получило государственное финансирование для запуска программы в Минэнерго США. Сегодня изотоп выпускается на объектах Oak Ridge National Laboratory и Idaho National Laboratory. Производство америция-241 разрабатывается в Лос-Аламосской национальной лаборатории с акцентом на эффективность и безопасность.
Тем временем аппараты Voyager продолжают уходить за пределы Солнечной системы, оставаясь символом того, как радиоизотопные батареи позволяют человечеству исследовать глубины космоса.