reklama

Jadrová energia – História týchto dní – Voyager 2 na ceste mimo Slnečnú sústavu.

Sonda Voyager 2 práve opustila našu slnečnú sústavu do hlbín vesmíru. Je to druhý ľuďmi zhotovený objekt, ktorý to doteraz urobil. Bez jadrovej energie by to ale nešlo!

Písmo: A- | A+
Diskusia  (2)

Jadrová energia – História týchto dní – Voyager 2 na ceste mimo Slnečnú sústavu.

Sonda Voyager 2 práve opustila našu slnečnú sústavu do hlbín vesmíru. Stala sa tak druhým ľuďmi zhotoveným objektom, ktorý to doteraz urobil. Prvým bola jej „sestra“ Voyager 1. Bez jadrovej energie by to ale nešlo!

K dolnému obrázku si je potrebné uvedomiť dôležitú poznámku, a to že dĺžkové vzdialenosti sú tu graficky znázornené v geometricky upravenej EXPONENCIÁLNEJ škále! 

Voyager - trasa v case
Voyager - trasa v case 

V súčasnosti existujú len dva praktické spôsoby pre zdroj elektrickej energie pre dlhodobé - viacročné vesmírne misie: konverzia slnečnej energie, alebo teplo vznikajúce prirodzeným rádioaktívnym rozpadom.

SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou

Rádioizotopové energetické systémy - ktoré priamo menia teplo vznikajúce pri rozpadu plutónia-238 na elektrickú energiu sú prakticky nevyhnutné pre dlhé misie do vzdialených častí slnečnej sústavy, kde môže byť získanie energie solárnym spôsobom nepraktické alebo nemožné.

Plutónium-238 ako zdroj energie vo vesmíre funguje výborne z viacerých dôvodov. Jeho polčas rozpadu je 88 rokov, čo znamená, že toľko trvá, kým sa jeho tepelný výkon zníži o polovicu. Je stabilný pri vysokých teplotách; môže vytvárať dostatočné teplo v malých množstvách; a vyžaruje relatívne nízke úrovne žiarenia, ktoré je ľahko chránené, takže kritické zariadenia nie sú ovplyvnené. Treba tu upozorniť, že tento typ plutónia je iný ako tie, ktoré sa používajú na jadrové zbrane alebo v reaktoroch jadrových elektrární.

SkryťVypnúť reklamu
reklama

V rádioizotopovom energetickom systéme, ktorý bežne žargónom nazývajú "vesmírna baterka", je plutónium v keramickej forme - podobne ako vo vašej šálke rannej kávy. A keby sa náhodou poškodil, tak podobne ako šálka sa rozbije na niekoľko kúskov, a nehrozí, že by sa odparoval, rozptýlil, alebo inak uškodil ľuďom a životnému prostrediu aj v priebehu nepravdepodobnej havárie pri štarte alebo návrate. Už viac ako 50 rokov každý takýto rádioizotopový energetický zdroj poslaný do vesmíru, fungoval bezpečne a presne tak, ako bol navrhnutý.

Prvotné jadrové vesmírne energetické zdroje:

V roku 1961 sa navigačný satelit „Transit 4A“ amerického námorníctva stal prvou americkou kozmickou loďou, s jadrovou energiou. Transit 4A mal energetický zdroj - rádioizotopový termoelektrický generátor (RTG), ktorý vyvinula Komisia pre atómovú energiu. Odvtedy bolo v USA vyvinutých osem ďalších nových generácií systémov rádioizotopových energetických systémov pre použitie v kozme pre potreby NASA, US Navy a amerických vzdušných síl. S veľkou výhodou, že RTG nemá pre svoju funkciu premeny tepla z rozpadu plutónia-238 na elektrickú energiu žiadne pohyblivé časti, ale len termočlánky na družici Transit 4A vyrábal 2,7 wattov elektrickej energie. Transit 4A mal počas letov na obežnej dráhe rekord najstarších vysielačov, keď „precestovala“ takmer 3 miliardy kilometrov a obletela Zem viac ako 55 000 krát. V roku 1969 spoločnosť NASA spustila prvú americkú meteorologickú satelitnú stanicu na meranie tlaku vzduchu, slnečného ultrafialového žiarenia, ozónovej vrstvy a morského ľadu počas dňa aj v noci – „Nimbus III“. Nimbus tiež obsahoval palubné infračervené snímače, ktoré robili prvé satelitné fotografie Zeme. Okrem toho že Nimbus mal taktiež svoju vlastnú RTG, odoberal energiu aj z 10 500 vstavaných solárnych článkov.

SkryťVypnúť reklamu
reklama

„Vesmírne baterky“ na mesiaci:

Americká misia na mesiac - Apollo obsahovala experimentálne balíky známe ako ALSEP – (Apollo Lunar Surface Experiment Package) – kde boli vedecké prístroje, ktoré astronauti z USA nechali na Mesiaci, aby posielali údaje späť na Zem. Prvý balík dostával energiu zo solárnych panelov, ale ako rezervu mal aj dve 15-wattové rádioizotopové vykurovacie jednotky (Radioisotope Heater Unit - RHU), aby udržal svoje prístroje dostatočne teplé na to, aby fungovali. Ďalšie balíky boli napájané už 70-wattovými SNAP-27 rádioizotopovými termoelektrickými generátormi. ALSEP významne prispeli k tomu, čo teraz o mesiaci vieme - vrátane údajov o slnečnom vetre a žiarení a pozorovaní, že mesiac je aj geologicky aktívny. Päť staníc ALSEP ukončilo prevádzku v roku 1977.

SkryťVypnúť reklamu
reklama

Skúmanie Slnečnej sústavy:

Voyager - RTG
Voyager - RTG 

RTG boli tiež nasadené aj na misie pre skúmanie iných planét. V roku 1989 sa „Galileo“ stala prvou kozmickou loďou na orbite Jupitera. Galileo našiel oceán s tekutou vodou na jednom z mesiacov Jupitera (Európe), ako aj sopky na ďalšom mesiaci Io, získala prvé zábery asteroidu ako aj úplne prvé fotografie kométy, ktorá sa zrazila s planétou, keď Shoemaker-Levy 9 zasiahol Jupiter. Na to aby Galileo zabezpečila, že jej vedecké prístroje budú správne fungovať mala dva RTG a 120 RHU.

Misia „Ulysses“ na štúdium heliosféry (časti priestoru, ktorá je zasiahnutá magnetickým poľom Slnka), bola vypustená v roku 1990, poháňaná termoelektrickým generátorom so zdrojom tepelného zdroja (GPHS-RTG). Predtým ako ho vypli odpracoval vyše dvadsať rokov, keď kozmická loď Ulysses preletela okolo Jupitera a vytvorila tri úplné polárne dráhy slnka. Ulysses zhromaždil predtým úplne neznáme údaje o slnečných búrkach, slnečnom vetve, zvláštnych prachových časticiach a kozmickom žiarení. Pomocou nej napríklad vedci objavili asi trikrát viac prachu prichádzajúcich do solárneho systému z hlbokého priestoru vesmíru, ako pôvodne očakávali.

Stále prebiehajúca misia „Cassini“ na preskúmanie Saturnu a jeho mesiacov, je poháňaná troma RTG a udržiavaná teplou malými, strategicky umiestnenými RHU, ktorých je dokopy až 117. 82 z nich je na lodi Cassini a 35 na sonde Huygens, ktorú Cassini niesol a poslal ako satelit Saturnu na mesiac Titan. 14. januára 2005 Huygens úspešne pristál na povrchu Titanu, čo bolo prvé pristátie leteckej sondy zo Zeme vo vonkajšej slnečnej sústave. Cassini tiež v podstate dodal prvú komplexnú informáciu systému Saturn z obežnej dráhy - vrátane objavov aktívnych, ľadových gejzírov na ďalšom mesiaci Enceladus,. Tieto údaje zhromaždené z misie Cassini pomáhajú vedcom pochopiť viac o tom, ako asi mohla Zem vypadať pred rozvinutím života.

Kozmická loď „New Horizons“, vypustená v roku 2006, bola navrhnutá na štúdium Plutónu a preskúmanie iných málo známych, studených miest v tzv. Kuiperovom páse. New Horizons obletela Jupiter a urobila fotografie prstencov a bleskov tejto planéty na jej póloch. Potom preletela k Plutu v júli 2015 a poslala na Zem úžasné fotky s najvyšším rozlíšením, aké kedy boli odfotené o tejto planéte. Kozmická loď je poháňaná systémom GPHS-RTG, podobným tomu, ako bol použitý na Ulysses.

Dosahovanie ďalších priestorov:

Na začiatku sedemdesiatych rokov 20. storočia, boli predchodcami terajších misií Voyager, vypustené kozmické lode „Pioneer 10“ a „Pioneer 11“. Tieto boli navrhnuté aby dlho a ďaleko vydržali a to aj intenzívne žiarenie z planét ktoré sú ďalej v slnečnej sústave. Preto mala každá ako zdroj štyri RTG a na udržiavanie tepla 12 RHU.

Zdrojový energetický systém lode Pioneer 10 bol navrhnutý tak, aby vydržal najmenej päť rokov, ale v skutočnosti fungoval viac ako tri desaťročia pred ukončením komunikácie. Počas tejto doby to bola prvá kozmická loď, ktorá letela okolo Marsu, navštívila (a fotografovala) Jupiter, prešla pásom asteroidov a prenášala údaje o medziplanetárnych časticiach.

Kozmická loď Pioneer 11 urobila prvé zábery Saturnu, objavila dva nové mesiace a ďalší prsteň okolo celej planéty a zistila, že Saturn vyžaruje viac ako dvakrát toľko tepla, aké dostáva od Slnka. Táto misia trvala (a energetický zdroj fungoval) až 22 rokov pred ukončením komunikácie; Teraz Pioneer 10 a 11 smerujú k okraju slnečnej sústavy a nesú odkazy od nás (ľudí) so správou pre inteligentné bytosti, s ktorými sa môžu potenciálne stretnúť.

Voyager pred štartom
Voyager pred štartom 

Kozmické lode „Voyager 1 a 2“ boli postavené na báze Pioneer v neskorých sedemdesiatych rokoch. Tieto dve misie priniesli niektoré z najdôležitejších objavov v histórii prieskumu vesmíru.

Každá kozmická loď (Voyager) používa deväť RHU na to, aby zostala teplá a čerpá energiu z troch stoviek watt-izotermických termoelektrických generátorov alebo MHW-RTG - typu energetického systému špecifického pre tieto dve misie. Energetické systémy sú stále v prevádzke! - už viac ako 40 rokov po ich nasadení. Konštruktéri to majú premyslené - keď kozmická loď (Voyager) pomaly stráca energiu, riadiace centrum na Zemi môžu vypnúť jeden po druhom jednotlivé merania či ovládanie, aby šetrili energiu čo najdlhšie.

Voyager 1 preletela okolo Jupitera a Saturnu a nedávno vstúpila do medzihviezdneho priestoru. Po ceste sfotografovala Zem – ktorá tam vyzerá ako svetlo modrá bodka – zo vzdialenosti až 6 miliárd kilometrov ďaleko. Voyager 2 je jedinou kozmickou loďou ktorá robila z blízkosti štúdium všetkých štyroch obrovských planét - Jupitera, Saturna, Uránu a Neptúnu. Objavila predtým neznáme mesiace okolo Neptúna a Uránu, ako aj gejzíre kvapalného dusíka na Tritone (jeden z mesiacov Neptúna) a poslala späť stovky nikdy predtým nezobrazených fotiek.

Cesta na Mars:

Na Mars boli poslané kozmické lode „Viking 1“ a „Viking 2“, ktoré boli vypustené oddelene v roku 1975. Bola to prvá snaha NASA nazbierať údaje priamo z povrchu tejto „červenej“ planéty. Každá misia mala dve časti: orbiter a lander, teda časť ktorá je na obežnej dráhe a druhá, ktorá pristane. Obe vikingské misie poslali späť fotografie povrchu Marsu a pomohli vedcom na Zemi vedieť viac o tam prítomných prvkoch (uhlík, dusík, vodík, kyslík a fosfor - to všetko je nevyhnutné pre život na našej domácej planéte). Energetické zdroje sú dva 42,6-wattové RTG aj na Viking 1 (a aj na Viking 2), a boli navrhnuté tak, aby vydržali najmenej 90 dní, ale v skutočnosti vydržali šesť (a štyri) rokov.

Pre úplnosť treba dodať, že Viking 1 nebola prvá kozmická loď, ktorá pristála na Marse – ale bola prvá úspešná. Nesplnená sovietska misia sa dotkla povrchu Marsu v roku 1971, ale prežila len niekoľko sekúnd pred tým, ako stratili s ňou komunikáciu. Viking 1 a 2 poslali na Zem viac ako 55 000 obrazov Marsu vrátane prvého záberu "selfie" na Marse, ktorý bol urobený samotným Vikingom 2. Táto fotka je jedna z najznámejších snímok v histórii vesmírneho programu.

NASA pokročila v prieskume Marsu o krok ďalej v roku 1996 a vypustili Mars „Pathfinder“ rover s rozmermi približne mikrovlnnej rúry. Bolo to navrhnuté na týždňovú misiu (sedem dní), ale trvala 12 krát dlhšie – čim demonštrovala, že existuje aj ekonomický efektívny spôsob, ako vyslať vedeckú misiu na Mars. Pathfinder použil na dodávku elektrickej energie solárne panely a ako zálohu mal tiež tri RHU, aby udržal svoje vedecké nástroje v teple.

Curiosity - Self Portret
Curiosity - Self Portret 

V roku 2003 NASA odštartovala na Mars dva rovery – dvojičky „Spirit“ a „Opportunity“. Tieto mali (majú) hľadať na Marse dôkazy o vode, zmenách klímy a ďalších stopách, ktoré by táto planéta mohla poskytnúť. Obidva rovery používali solárne panely na napájanie a RHU na podporu palubných vedeckých prístrojov. Spirit skúmal Mars už viacero rokov a našiel silné dôkazy o tom, že Mars bol kedysi oveľa vlhší ako teraz, ale potom sa rover zasekol v piesku a ďalej nešiel. Poslal ohromujúce fotografie marťanskej krajiny.

Najnovšou vesmírnou misiou s jadrovú energiu, ktorá bola vypustená, bola loď „Curiosity“ z roku 2011. Pokiaľ ide o zabezpečenie dodávok energií - teplo a elektrickú energiu, získava „Curiosity“ z jedného rádioizotopového termoelektrického generátora, ktorý bol navrhnutý, postavený, a aj otestovaný laboratóriami Idaho, Oak Ridge, Los Alamos a Sandia National Laboratories. Tento vesmírny rover už s veľkosťou SUV obsahuje množstvo vedeckých nástrojov a bol poslaný na Mars študovať skalné vrstvy a klimatické podmienky, a určiť, či tam vôbec existujú priaznivé podmienky pre život aby pripravili možnosti pre budúci ľudský prieskum. „Curiosity“ je oveľa silnejší ako jej predchodcovia, a očakáva sa, že misia bude trvať roky.

Marian Nanias

Marian Nanias

Bloger 
Populárny bloger
  • Počet článkov:  236
  •  | 
  • Páči sa:  482x

Jadrovy inzinier ktory prezil cely svoj profesionalny zivot v jadrovej energetike na roznych pracovnych postoch, od prevadzkovania jadrovej elektrarne az po ovplyvnovanie energetickej politiky na urovni EU. Zoznam autorových rubrík:  NezaradenéSúkromné

Prémioví blogeri

Juraj Hipš

Juraj Hipš

12 článkov
Post Bellum SK

Post Bellum SK

74 článkov
Jiří Ščobák

Jiří Ščobák

752 článkov
Yevhen Hessen

Yevhen Hessen

20 článkov
Karolína Farská

Karolína Farská

4 články
reklama
reklama
SkryťZatvoriť reklamu