核废料镅-241为可帮助航天器探索月球 以及更远的地方
核废料镅-241为可帮助航天器探索月球以及更远的地方11月22日和23日在巴黎举行的欧空局部长理事会会议上,部长们同意为一项名为"欧洲使用放射性同位素能源的设备"(ENDURE)的计划提供2900万欧元(3000万美元)。该计划旨在开发以放射性元素镅-241为动力的长效热能和电力装置,为2030年代初欧空局的一系列月球任务及时提供支持。设在荷兰诺德韦克的欧洲空间研究和技术中心(ESTEC)的ENDURE项目共同负责人JasonHatton说:"如果我们想在探索中拥有自主权,我们需要这些能力。哈顿说,欧空局不断增长的太空雄心意味着它需要自己的持久动力来源。"镅是钚衰变的副产品,之前从未作为燃料使用过。对于太阳能不能满足的任务,无论是因为过冷的环境还是因为与太阳的距离,欧空局一直依赖美国或俄罗斯的合作伙伴,这些合作伙伴自太空竞赛以来一直使用钚-238电池为任务提供动力。例如,美国国家航空航天局制造了钚电池,在2005年惠更斯探测器下降到土星的卫星泰坦时为其提供了能源。但是钚-238在过去十年中一直供应不足,而且生产成本很高。而且,在俄罗斯入侵乌克兰之后,欧空局断绝了与该国的关系(主要的核燃料出口方)。法国莫东巴黎天文台的天体物理学家AthenaCoustenis说:"目前的政治局势表明,你不能总是依赖合作伙伴。"他是支持新计划的欧空局咨询委员会的主席。长期以来,缺乏动力源限制了欧洲科学家提出的单独任务,也限制了其他任务。该机构在2014年敏锐地感受到了其放射性同位素电源的缺乏,当时在彗星登陆的菲莱探测器只运行了不到三天,因为它最终在一个阴暗的地方沉寂,其太阳能电池板没有发挥作用。Coustenis说:"多年来,欧洲科学家一直在说,如果你想走得更远,或者去黑暗和寒冷的地方,没有其他办法。"与钚相比,镅的最大优势在于它更便宜、更丰富,可以重新利用原本无用的废物,钚-238是在一个两阶段的过程中制成的,包括用中子辐照镎的目标。位于塞拉菲尔德的英国政府国家核实验室(NNL)的研究人员已经表明,镅可以从民用电厂使用的后处理核燃料中提取,并制成燃料颗粒,形成电池的核心。ENDURE计划的一部分将包括提高镅的产能,以满足电池的需要。镅的半衰期比钚-238长,这意味着它的寿命更长,但每克的功率更小。但由于镅更容易获得,生产一瓦的电力的成本大约是使用钚的五分之一,在ESTEC协调未来月球任务工作的MarkusLandgraf说。在接下来的三年里,ENDURE团队将把原型开发成可以在类似任务条件下进行测试的模型,作为可用设备的先驱。在与NNL的合作中,英国莱斯特大学的一个团队开发了两种类型的装置:放射性同位素加热装置,它用衰变镅中产生的热量来加热仪器;以及放射性同位素热电发生器(RTG),它通过在金属板上产生温度差来利用热量发电。莱斯特大学的物理学家和空间动力系统专家理查德-安布罗西(RichardAmbrosi)说,研究人员设计了这两种类型的设备,以考虑到在一定的功率输出下镅的体积更大,而且与钚相比温度更低。由于使用放射性材料,安全也是至关重要的。他说,这些装置被封装在包括铂金合金在内的各层中,在密封镅的同时允许热量排出。该计划的下一阶段将集中在安全测试上,以便镅装置能够被认证用于发射。测试将包括监测组件在高温和冲击下的行为--例如,在发射台上万一发生爆炸时可以确保放射性材料不会泄漏。一旦开发成功,同样的基本电源系统可以在任何无法使用太阳能的任务中使用。在月球上持续14个地球日的夜晚,以及对木星以外的太阳系的考察。为了在严酷的月夜中生存,中国活跃的月球车嫦娥四号使用与俄罗斯合作建造的钚加热装置。欧空局发射镅动力源的第一个目标是它的Argonaut号月球登陆器,计划在2030年代初发射,Argonaut任务将在月球表面进行长期研究并支持在那里工作的宇航员。在2040年代,欧空局希望向天王星和海王星的任务提供动力。这些行星只在20世纪80年代美国宇航局的旅行者2号探测器飞越时被研究过。镅的可用性以及生产钚-238的挑战,意味着美国宇航局可能也想使用它,ESA正在评估其为未来任务生产足够RTG的能力。对于其旨在在月球上建立长期存在的Artemis计划,NASA也一定会对此有兴趣。安布罗西说,经过十多年的研究,使镅技术达到了可以为真正的任务开发的阶段。"此刻的兴奋之情实际上是很明显的。我们在这方面已经工作了很长时间,"他说。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335253.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1335253.htm
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