موتور اتمی جدید و امکان کاوش های فضایی در دوردست

محققان به تازگی نمونه کوچکی از یک موتور-راکتور اتمی را تست کرده اند که در آینده نزدیک می تواند سفرهای اکتشاف فضایی دور و دراز را امکان پذیر کند.

این نمونه اولیه بر اساس موتور استرلینگ طراحی شده که اولین بار در اوایل قرن ۱۹ مورد استفاده قرار گرفت. این موتور از گاز داغ تحت فشار برای حرکت پیستون استفاده می کند. چنین شیوه ای به باتری ۲۲ کیلوگرمی اورانیومی این سیستم اجازه می دهد تا گرمای لازم برای به حرکت درآوردن ۸ موتور استرلینگ را تامین کرده و قدرتی برابر با ۵۰۰ وات تولید کند.

دانشمندان ناسا در مرکز تحقیقاتی گلِن و آزمایشگاه ملی لوس آلاموس به تازگی مدل اولیه این موتور را که از میزان کمی سوخت هسته ای و یک موتور استرلینگ بهره می برد، مورد آزمایش قرار داده اند. این نمونه اولیه توان تامین ۲۴ وات انرژی را دارد. اغلب کاوش های فضایی دوردست نیازمند ۶۰۰ تا ۷۰۰ وات انرژی هستند و هنوز راه درازی باقی مانده تا چنین ایده ای به محصولی قابل اطمینان برای پیش راندن یک سفینه فضایی تبدیل شود. این اولین آزمون برای استفاده از یک سیستم راکتور اتمی جدید جهت هدایت سفینه های فضایی آمریکا از سال ۱۹۶۵ تا کنون است.

از آنجایی که موتورهای اتمی می توانند جستجو و کاوش در تمامی منظومه شمسی را امکان پذیر کنند، لذا دارای اهمیت ویژه ای هستند. زیرا پس از عبور از مریخ، نور خورشید چنان ضعیف می شود که برای تامین نیروی حرکت و ارسال اطلاعات یک سفینه فضایی، نیازمند پنل های خورشیدی به اندازه یک زمین فوتبال هستیم.

در چند دهه گذشته ناسا براین تامین نیروی کاوش های فضایی دوردست خود از پلوتونیم-۲۳۸ استفاده می کرده: از جمله در فضاپیماهای وویجر و کاوشگر کازینی که اکنون در مدار زحل در حال حرکت است. اما در دهه ۱۹۸۰ آمریکا تعطیلی سایت های تولید پلوتونیوم خود را آغاز کرد و از سال ۱۹۹۲ هیچ راهی برای تولید plutionium-238 جدید وجود ندارد. کاوشگر Curiosity هم که اکنون در مریخ مشغول انجام ماموریت است، آخرین بخش از پلوتونیوم آمریکایی باقی مانده را با خود به سیاره سرخ برده است.

در سال ۲۰۱۱ ناسا و وزارت انرژی آمریکا سرمایه گذاری ۱۰ میلیون دلاری را برای استخراج و تولید دوباره پلوتونیم انجام دادند و به زودی قادر خواهند بود در حد چند کیلوگرم در سال از این ماده را آماده کنند. این میزان اندک، برای اکتشافات فضایی دوردست کاملا حیاتی و البته کم است. ولی یک موتور استرلینگ هسته ای که الکتریسیته لازم را با استفاده از اورانیوم (که بسیار بیشتر در دسترس است) تولید می کند، می تواند نیاز به پلوتونیمو-۲۳۸ را تا حد فراوانی کاهش دهد.

اگر چنین محصولی تولید شود، دانشمندان در چند دهه آینده، برنامه های اکتشافی بسیار گسترده و پرتعدادی خواهند داشت. و می توانند به راحتی در سیارات دوردست منظومه شمسی و تمامی قمرهای آنها به گشت و گذار بپردازند. این موتورهای استرلینگ همچنین می توانند نیروی لازم برای کاوش های رباتیک بر روی سیاره زهره را فراهم کنند. زیرا آن هنگام خواهد بود که این راکتورها انرژی لازم برای خنک نگه داشتن ماشین های اکتشافی در قلب این سیاره سوزان (دمای سطحی بالای ۵۰۰ درجه سانتی گراد) را تامین می کنند.