ناسا با همکاری دانشگاه لستر بریتانیا، نسل جدیدی از سامانههای تولید انرژی هستهای را با استفاده از سوخت هسته ای جدید آمریکیم-۲۴۱ آزمایش کرده است.
به گزارش تکناک، ناسا در حالی که نیاز به منابع انرژی پایدار، جمعوجور و قابل اتکا برای مأموریتهای بلندمدت فضایی بیش از هر زمان دیگری احساس میشود، در حال آزمایش سوخت جدیدی برای جایگزینی پلوتونیوم در فضاپیماهای دور از خورشید است.
بهتازگی، ژنراتور جدیدی با استفاده از آمریکیم-۲۴۱، حتی پس از خرابی بخشی از سیستم، همچنان به تولید برق ادامه داده است؛ اتفاقی که میتواند آینده سفرهای فضایی را متحول کند.
در طول بیش از شش دهه، ناسا از رادیوایزوتوپ پلوتونیوم-۲۳۸ برای تأمین انرژی فضاپیماهای خود استفاده کرده است. اما اکنون، محققان به آمریکیم-۲۴۱ روی آوردهاند؛ ایزوتوپی با نیمهعمر ۴۳۲ سال که تولید آن نسبت به پلوتونیوم سادهتر و کمهزینهتر است. این سوخت جدید پیشتر در آژانس فضایی اروپا توسعه یافته و اکنون با همکاری دانشگاه لستر بریتانیا و مرکز تحقیقاتی گلن ناسا، وارد مرحله آزمایش در ایالات متحده شده است.
اوایل سال جاری، مرکز گلن ناسا با دانشگاه لستر همکاری کرد تا عملکرد یک ژنراتور استرلینگ را که از شبیهسازهای گرمایی آمریکیم استفاده میکرد، مورد آزمایش قرار دهد. در این پروژه از دستگاههایی استفاده شد که با گرمشدن الکتریکی، رفتار حرارتی واپاشی آمریکیم را تقلید میکردند. این رویکرد امکان ارزیابی ایمن سیستم بدون مواجهه مستقیم با مواد رادیواکتیو را فراهم کرد.
در طراحی این ژنراتور، از پیستونهای شناور بدون میللنگ یا یاتاقان چرخان استفاده شده است؛ مکانیزمی که امکان عملکرد بدون سایش برای چندین دهه را فراهم میسازد. نتایج آزمایشها نشان داد حتی زمانی که یکی از مبدلهای استرلینگ دچار نقص شد، سامانه همچنان به تولید برق ادامه داد؛ ویژگی حیاتی برای مأموریتهایی که در اعماق فضا هیچ جایگزینی برای تأمین انرژی ندارند.
سالواتوره اوریتی، مهندس مکانیک مرکز گلن درباره این موفقیت گفت: «ایده اولیه تنها یک طراحی روی کاغذ بود، اما ما آن را تا سطح نمونهای نزدیک به نسخه پروازی توسعه دادیم. نکته برجستهتر، سرعت و هزینه پایین اجرای این پروژه بود که تنها با همکاری مؤثر میان تیمهای ناسا و دانشگاه لستر ممکن شد.»
هانا سارژنت، پژوهشگر دانشگاه لستر نیز با اشاره به مزیتهای این سامانه گفت: «قابلیت ادامه تولید برق حتی در صورت خرابی یکی از مبدلها، مزیتی حیاتی برای مأموریتهای بلندمدت محسوب میشود و در این آزمایشها بهخوبی نشان داده شد.»
اکنون تیم ناسا در حال توسعه نسخهای پیشرفتهتر از این سامانه است؛ نمونهای سبکتر، کارآمدتر و مقاوم در برابر شرایط دشوار پرتاب و محیط خلأ فضا. در مرحله بعد، این سیستم تحت آزمایشهایی مانند لرزش، سیکلهای دمایی شدید و شرایط خلأ قرار خواهد گرفت.
در صورت موفقیت کامل این فناوری، ژنراتورهای استرلینگ با سوخت آمریکیم میتوانند انرژی لازم برای ابزارهای علمی، کاوشگرها و حتی زیستگاههای کوچک را در محیطهایی مانند دهانههای تاریک ماه یا قمرهای دورافتاده مشتری و زحل فراهم کنند؛ جایی که نور خورشید برای تأمین انرژی کافی نیست و اتکاپذیری منبع انرژی، حیاتی است.
با توجه به مزیتهای قابل توجه آمریکیم-۲۴۱ نسبت به پلوتونیوم، از جمله تولید سادهتر، هزینه کمتر، و پایداری بیشتر، این سوخت میتواند افقهای جدیدی را برای آینده اکتشافات فضایی باز کند. ناسا امیدوار است با توسعه کامل این سامانه، مأموریتهای فضایی آینده را به تجهیزات قابل اعتمادتر و پایدارتر مجهز کند
