Fermi Energia tuumablogi

Kas teadsid? Murrangulistel kosmoseavastustel on olnud üllatav “partner”

Värskeim tuumajõul põhinev kosmosemissioon on NASA Marsi-kulgur Curiosity.Foto: Shutterstock

Kosmos ja tuumaenergia – me ei pane pahaks, kui see pole kooslus, mille peale oleksid varem palju mõelnud. Sellegipoolest ei saa inimkonna kõige kaugematest avastustest rääkides tuumaenergiast üle ega ümber – see on kosmosereisidel kasutusel olnud juba üle poole sajandi. Uurime lähemalt, kuidas tuumatehnoloogiatest tähtede vahel kasu on ning millised tulevikulahendused ees terendavad.

Nunnu Marsi-kulgur ja kõige kaugem kosmoseaparaat

Tuumatehnoloogiad on kosmoseuuringuid toetanud juba aastakümneid, vahendab tuumaenergiainstituut NEI. Tuumaenergia on ennast planeetidevahelistel uurimismissioonidel tõestanud ohutu ja usaldusväärse partnerina. Radioisotoopide toitesüsteemid, mida nimetatakse “kosmosepatareideks” või “plutooniumipatareideks”, on põhiliselt tuumapatareid, mis muudavad plutoonium-238 lagunemisel tekkiva soojuse elektrienergiaks.

Need tuuma-kosmosepatareid on sageli seotud radioisotoop-kütteseadmetega, mis hoiavad kosmoselaeva aparaate korralikult soojas, et need tõrgeteta töötaksid.

Tuumapatarei on vooluallikas, milles radioaktiivsel lagunemisel vabanev soojus muudetakse elektrienergiaks termoelektrilise efekti kaudu. Kuigi tuumapatareid on tavapärastest patareidest kallimad, on nende eeliseks väga pikk eluiga ja kõrge energiatihedus. Just seetõttu kasutatakse tuumapatareisid energiaallikana ennekõike seadmetes, mis peavad suutma pikalt töötada ka ilma inimese sekkumiseta – näiteks kosmoseaparaatides (kuid ka südamestimulaatorites).

1961. aastal oli USA mereväe navigatsioonisatelliit Transit 4A esimene tuumaenergial töötav USA kosmoselaev. Aastal 1977 startisid tuumaenergial töötavad kosmosesondid Voyager 1 ja Voyager 2, mis on vaieldamatult teinud USA kosmoseuuringute ajaloos ühed kõige olulisemad avastused. Eelmisel kümnendil jõudsid Voyagerid tähtedevahelisse ruumi – nii kaugele pole ükski varasem inimese loodud objekt kosmoses jõudnud.

3D-illustratsioon tuumaenergial töötavast Voyageri kosmosesondist süvakosmoses.Foto: Shutterstock

Tuumaenergia võimaldab reisida Päikesest kaugemale. See on võimaldanud missioone ka teiste planeetide uurimiseks. Näiteks töötas tuumaenergial esimene kosmoselaev, mis 1989. aastal Jupiteri orbiidil tiirles.

Mis puutub kogutud teabesse, on ühed kõige olulisemad tuuma-kosmosemissioonid olnud Cassini ja Curiosity. Tuumajõul töötav kosmosesond Cassini keskendus Saturni ja selle kuude uurimisele. 20 aastat kestnud missiooni jooksul avastas Cassini koguni seitse uut kuud.

Cassini külge oli kinnitatud Huygensi maandur, mis 2004. aasta detsembris emalaevast eraldus ning kolm nädalat hiljem edukalt Saturni suurimal kuul Titanil maandus. See oli ajaloo esimene maandumine Päikesesüsteemi välisosas. Sel rahvusvahelisel missioonil kogutud andmed aitavad teadlastel välja selgitada Saturni kuude geoloogilist ajalugu. Lisaks uuris Cassini Saturni rõngaid, nende struktuuri ja dünaamikat, Saturni pilvede dünaamikat, magnetosfääri ja kaardistas Titani pinda.

Värskeim tuumajõul põhinev kosmosemissioon on NASA Marsi-kulgur Curiosity, mis startis 2011. aastal ja uudistab punast planeeti tänaseni. Kulgur uurib kive ja kliimat, aidates meil paremini mõista tingimusi, mis Marsil valitsevad (jah, sealhulgas vastata ka küsimusele, kas Marsil võib olla eluks sobivaid tingimusi). Curiosity ei edenda mitte ainult teadust, vaid kulgur hoiab kõiki ka oma Twitteri kontol kursis, mis Marsil toimub.

Uued avastused muudaks kosmoselennud kiiremaks

Tuumaenergia on pikalt mänginud kosmoseuuringute juures olulist rolli ning sellest ei saa üle ega ümber ka tulevikutehnoloogiate arendamisel.

Hiljutised investeeringud uutesse tuumatehnoloogiatesse võivad kosmosereise veelgi muuta. Nagu ulmefännid “Star Trekist” teavad, saame astuda julgelt sinna, kus ükski inimene pole varem käinud. Just nimelt, nende uute tehnoloogiate abil võime kiiremini jõuda Marsile, luua pinnaenergiat ja reisida kaugemale kosmosesse kui kunagi varem.

Aastate jooksul on NASA ning USA kaitse- ja energeetikaministeeriumid uurinud kosmoses erinevaid tuumaenergia liike, näiteks kosmose-tuumareaktoreid, ning aastakümneid tundnud huvi tuumasoojuse tõukejõu vastu. See tähendab protsessi, kus raketikütust, näiteks vedelat vesinikku, kuumutatakse reaktoris ja väljutatakse suurel kiirusel.

Tuumasoojusjõul töötav mootor võib lühendada kosmosereisi lennuaega – see teeks elu lihtsamaks ka meeskonnaliikmetel ning vähendaks nende kokkupuudet kiirgusega, millest kosmoses paratamatult ei pääse. Kosmos on tähtedelt lähtuva tugeva ioniseeriva kiirguse tõttu eluks üsna sobimatu koht – Maal kaitseb meid atmosfäärikiht, kuid kosmoses vaid kosmoselaeva õhuke väliskest.

Tuumaenergia abiga võime muuta kosmosereisid lühemaks ja efektiivsemaks.Foto: Shutterstock

Selliste kosmose-tuumatehnoloogiate edendamise on võtnud vedada NASA ja USA energeetikaministeerium. Mullu valiti rahastamiseks välja kolm tuumasoojusjõureaktori projekteerimise kontseptsiooni, mis võimaldaks meil tulevikus uurida kosmost ka Päikesest kaugemal, kus päikeseenergia võimsust enam ära kasutada ei saa.

Tuumalõhustumist saab kasutada ka Kuul ja Marsil, kus on vaja töökindlat energiaallikat, olenemata asukohast, ilmast, päikesevalgusest või mistahes keskkonnatingimustest. Väikesed kerged lõhustumisreaktorid võivad anda kuni 10 kilovatti elektrienergiat vähemalt kümneks aastaks, vahendab tuumaenergiainstituut NEI. NASA plaanib koostöös USA energeetikaministeeriumiga veel selle kümnendi jooksul üht sellist süsteemi Kuu peal katsetada, kasutades selleks madalrikastatud uraanikütuseid.

Lõhustumisreaktorite töökindlus ja järjepidevus võimaldaks hõlpsat juurdepääsu elektrile olenemata tingimustest ning astronaudid saaksid seda katkematut energiaallikat kasutada planeetide edasiseks uurimiseks.

Tuumaenergiainstituudi kinnitusel on vaid aja küsimus, millal teooriast saab reaalsus.

Populaarsed lood mujal Geeniuses

Ära jää ilma päeva põnevamatest lugudest

Telli Geeniuse uudiskiri

Saadame sulle igal argipäeval ülevaate olulisematest Geeniuse teemadest.