3日前に11月26日土曜日の朝に打ち上げられた火星科学研究所は現在、赤い惑星に向かっています-およそ9か月かかる旅です。 2012年8月の第1週に到着すると、MSLはゲイルクレーター内の土壌と大気の調査を開始し、過去の生命のかすかなヒントを探します。そして、太陽エネルギーを利用していた以前の探査機とは異なり、MSLは原子力を動力源とし、8ポンド近くのプルトニウム238の崩壊を通じてエネルギーを生成します。これは潜在的に次世代ローバーを何年も稼働させ続けるでしょう…しかし、NASAがプルトニウムの生産に資金を提供することができなくなったかもしれない今、将来の探査任務に燃料を供給するでしょうか？
Pu-238は、NASAが50年以上にわたって探査宇宙船の燃料として使用している、放射性元素の非兵器グレードの同位体です。ボイジャー、ガリレオ、カッシーニ…すべてがPu-238を介して電力を生成するラジオアイソトープ熱電発電機（RTG）を持っていました。しかし、この物質は1980年代後半以来、米国では生産されていません。その後、すべてのPu-238がロシアで生産されました。しかし、今では1つまたは2つのミッションに十分なだけが残っており、2012年の予算計画では、エネルギー省が生産を継続するための資金はまだ割り当てられていません。
将来の燃料はどこから来るのでしょうか？ NASAはロボット探検家の次のラインナップをどのように強化しますか？ （そして、なぜこれについてより多くの人々が心配しないのですか？）
アマチュアの天文学者、教師、ブロガーのDavid Dickinsonは、今年初めに書かれた有益な記事でこの難問について詳しく述べました。これが彼の投稿からの抜粋です。
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私たちの公正な惑星を去るとき、質量がすべてです。宇宙は過酷な場所なので、燃料を含め、必要なほぼすべてのものを携帯する必要があります。そして、はい、より多くの燃料はより多くの質量を意味し、より多くの燃料を意味します。これを回避する1つの方法は、利用可能な太陽エネルギーを発電に使用することですが、これは内部の太陽系でのみうまく機能します。来月木星に向かうJuno宇宙船のソーラーパネルを見てみましょう。巨大な 利用できる比較的微弱な太陽ワット数を利用するために…これはすべて、電磁気を含むすべてのものを制御する逆二乗則、光が含まれているためです。
の環境で操作するには深いスペース、あなたは信頼できる電源が必要です。問題を複雑にするために、月または火星での予想される地表操作は、太陽のない操作の長期間にわたってエネルギーを利用できなければなりません。たとえば、月の前哨基地は、地球が約2週間続く夜に直面します。この目的のために、NASAは歴史的にラジオアイソトープサーマルジェネレーター（RTG）を長期宇宙ミッションの電気「発電所」として使用してきました。これらは、20〜300ワットの電力を生成する軽量で長期的な燃料源を提供します。ほとんどは小さい人のサイズで、最初のプロトタイプは60年代前半にTransit-4Aおよび5BN1 / 2宇宙船で飛行しました。パイオニア、ボイジャー、ニューホライズン、ガリレオ、カッシーニの宇宙船はすべてスポーツPu238 電源付きRTG。バイキング1と2の宇宙船にもRTGがあり、アポロ宇宙飛行士が月面に置いた長期アポロ月面実験パッケージ（ALSEP）実験もそうでした。プルートの惑星への野心的なサンプル帰還任務は、小さな核エンジンを利用するであろう2003年にさえ提案されました。
ビデオ：プルトニウムは本当にどんなものですか？
ダビデはさらに、プルトニウムの紛れもない危険性について言及しています…
プルトニウムは不快な もの。それは強力なアルファエミッターと非常に有毒な金属です。吸入すると、肺組織を非常に高い局所放射線量に曝し、付随する癌のリスクを伴います。摂取すると、一部の形態のプルトニウムが骨に蓄積し、体内の造血機構を損傷したり、DNAで破壊を引き起こしたりします。 NASAは歴史的に、350対1のニューホライズンズ宇宙船の打ち上げ失敗の可能性をペグしていましたが、それでも必ずしもRTGが破壊され、含まれている二酸化プルトニウム11キログラムが環境に放出されるわけではありません。たとえば、前述の月着陸船の上昇段階のアポロ13 LM再突入の南太平洋の休憩場所周辺で行われたサンプリングは、プルトニウム汚染がこれまで発見されていないため、RTGの再突入がコンテナを破壊しなかったことを示唆しています。
しかし、原子力の危険性は、その相対的な安全性と紛れもない利益をしばしば覆い隠しています。
スリーマイルアイランド、チェルノブイリ、福島などのブラックスワンイベントは、核兵器をすべて悪魔化するのに役立っています。番目世紀の市民は電気を持っていました。石炭火力発電所は何倍もの放射能汚染を鉛の形で大気中に放出することを気にしないでください210、ポロニウム214、トリウム、ラドンガス、毎日。原子力発電所の安全検出器は、近くの石炭火力発電所の排出による温度反転中にトリガーされることがよくあります。放射線は冷戦以前から私たちの環境の一部であり、ここにとどまっています。カールセーガンを引用すると、「宇宙旅行は私が考えることができる核兵器の最良の用途の1つです...」
それでも、宇宙旅行に電力を供給するために必要な核の「兵器」の供給に明確な終わりが見えつつあります…
現在、NASAはジレンマに直面しており、今後10年間で太陽系の外部探査に深刻な影響を与えます。述べたように、現在のプルトニウムの埋蔵量は、火星科学研究所の好奇心に十分な大きさです。これには、4.8キログラムの二酸化プルトニウムと、最後に1つ、そしておそらく1つの小さな外部太陽系ミッションが含まれます。 MSLは、ボーイングが設計した新世代のMMRTG（「MM」はマルチミッションの略）を利用しており、最大14年間125ワットを生成します。しかし、新しいプルトニウムの生産は難しいでしょう。プルトニウム供給ラインの再開は長いプロセスであり、おそらく10年かかるでしょう。他の核ベースの代替案は確かに存在しますが、低い熱活動、揮発性、生産コスト、または短い半減期のいずれかでのペナルティなしではありません。
この要因の影響は、外部の太陽系への有人宇宙飛行と無人宇宙飛行のどちらにとっても厳しい可能性があります。最近の2011年惑星探査10年調査の提案に対抗して、野心的な人々の多くを見ることができれば幸いです。宇宙空母ギャラクティカ」–スタイルの太陽系外部ミッションが成功しました。
エウロパ、タイタン、エンケラドスの着陸船、飛行船、潜水艦はすべて太陽の領域外でうまく機能し、仕事を成し遂げるには原子力発電所が必要となるでしょう…これが、タイタンに着陸した後に欧州宇宙機関のホイヘンスプローブと対照的NASAのカッシーニ宇宙船から2004年にリリースされました。これは、土星の月の晴れた日を表す-179.5°Cの気温に屈する前に、バッテリー電源でわずか数時間動作しました。
それでは、宇宙を旅する文明は何をするのでしょうか？確かに、「スペースに入らない」オプションは私たちが求めているものではありません。ワープやFaster-Than-Lightがアラをドライブするのは、悪いSFのフリックが近い将来どこにもないからです。 [私の]非常に意見の高い見方では、NASAには次のオプションがあります。
ペナルティで他のRTGソースを悪用する。前述したように、プルトニウム、トリウム、キュリウムの同位体の形で他の核源が存在し、RTGに組み込むことができると考えられます。ただし、すべてに問題があります。いくつかは不利な半減期を持っています。放出するエネルギーが少なすぎるか、危険な透過性ガンマ線を放出する人もいます。プルトニウム238 かなりの寿命にわたって高いエネルギー出力を持ち、そのアルファ粒子の放出は簡単に封じ込めることができます。
革新的な新技術を設計します。太陽電池技術は近年大きな進歩を遂げており、おそらく木星の軌道への探査は十分な収集領域で実行可能です。プラッキー精神 そして機会 火星探査機（分光計にキュリウム同位体が含まれていました！）は、太陽電池を使用してそれぞれの保証日をはるかに上回っています。NASAのドーン宇宙船は現在、小惑星ベスタを周回しており、革新的なイオン駆動技術を備えています。
プルトニウム生産を再開するために押してください。 繰り返しになりますが、これが今日の財政的に束縛されている冷戦後の環境で実現する可能性は低く、実現可能でさえありません。インドや中国など他の国々は、石油への依存を打破するために「核に移行」しようとしていますが、トリクルダウンしたプルトニウムが発射台に到達するまでにはしばらく時間がかかります。また、原子炉はPuの良い生産者ではありません238。 Puの専用生産238 高中性子束原子炉または超ウラン同位体の製造用に特別に設計された特殊な「高速」原子炉が必要です…
核物質生産の現実に基づいて、Puへの資金調達のレベル238 生産再開は恐ろしく小さいです。 NASAは必要なインフラストラクチャと知識についてDOEに依存する必要があり、問題の解決策は両方の機関の現実に適合している必要があります。
そして、それは、NASAが直面する、プルトニウムのない新しい勇敢な世界の厳しい現実です。おそらく解決策は、上記のいくつかまたはすべての組み合わせとして来るでしょう。次の10年は危機と機会に満ちて…プルトニウムは私たちにその使用で一種のプロメシアンバーゲンを与えます。武器を作って自殺するか、星を受け継ぐことができます。
David Dickinsonの優れた記事を使用していただきありがとうございます。彼のAstro Guyzサイトでフルバージョンを必ずお読みください（そしてTwitter @astroguyzでDavidをフォローしてください。）また、惑星協会のEmily Lakdawallaによる、好奇心のためのRTGユニットがどのように作成されたかに関するこの記事もチェックしてください。
「これは単に優先事項ではなく、十分なお金がないこと、それが彼らの問題ではないことを正当に感じている人がいます。でも、一本の木だけでなく、森に戻って見てみると、技術力の原動力になっていると思います。ロボットによる宇宙探査で行ったことは、米国内だけでなく世界中の人々が見上げることができるものです。」
–ラルフマクナット、ジョンズホプキンス大学の応用物理学研究所（APL）の惑星科学者
（上の画像クレジット©2011 Theodore Grey periodtable.com;許可を得て使用しています。）
