Плутоний-238: российская атомная батарейка для космоса
В России разработан прототип радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ) на основе изотопа плутония-238. Это устройство может обеспечивать электроэнергией космические аппараты десятки лет без подзарядки и риска перегрева. Как работает РИТЭГ и где он может пригодиться?
Плутоний-238 — это радиоактивный изотоп химического элемента плутония, который не подходит для создания ядерного оружия, но имеет высокую тепловую мощность. Он распадается с периодом полураспада около 88 лет, при этом выделяя альфа-частицы и тепло. Это тепло можно преобразовать в электричество с помощью термоэлектрических элементов, которые состоят из двух разных металлов, соединенных электрической цепью. Когда один конец элемента нагревается, а другой остается холодным, в цепи возникает разность потенциалов и течет электрический ток.
РИТЭГ состоит из нескольких термоэлектрических элементов, которые окружают ядро из плутония-238 в защитном контейнере. Такое устройство имеет ряд преимуществ перед другими источниками энергии для космоса, такими как солнечные батареи или химические батареи. Во-первых, РИТЭГ работает независимо от освещенности и температуры окружающей среды, что позволяет использовать его в глубоком космосе или на темной стороне планет. Во-вторых, РИТЭГ имеет долгий срок службы, который определяется периодом полураспада плутония-238. Например, через 10 лет работы РИТЭГ потеряет только 7% своей мощности, а через 50 лет — 35%. В-третьих, РИТЭГ имеет высокую надежность и простоту конструкции, не требующей обслуживания или регулировки.
РИТЭГи широко используются для питания космических аппаратов, которые отправляются в дальние и сложные для исследования места Солнечной системы. Например, РИТЭГи были установлены на американских марсоходах «Спирит» и «Оппортьюнити», которые проработали на Марсе в 6 и 14 раз дольше запланированного срока соответственно. Также РИТЭГи питают аппараты «Кассини», «Новые горизонты», «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые изучают планеты-гиганты и их спутники, а также выходят за пределы Солнечной системы. С помощью РИТЭГов можно создавать автономные научные станции на Луне, Марсе или других небесных телах, а также размещать радиомаяки и датчики на астероидах и кометах.
Россия является одним из мировых лидеров в области производства плутония-238, который получается в ходе облучения необогащеннного урана в ядерных реакторах. В настоящее время в России разработан прототип РИТЭГа мощностью 100 Вт, который может использоваться для космических и наземных целей. Этот РИТЭГ имеет габариты 22×22×43 см и массу около 30 кг. Он состоит из 36 тепловыделяющих сборок с плутонием-238 и 216 термоэлектрических модулей. Для обеспечения безопасности РИТЭГ способен выдержать падение с высоты 150 метров, воздействие высоких температур и радиации, а также взрыв эквивалентный 30 кг тротила.
РИТЭГ на плутонии-238 — это перспективный источник энергии для дальнего космоса, который может открыть новые возможности для исследования Солнечной системы и за её пределами. Благодаря этому устройству мы можем получать уникальную информацию о далеких и неизведанных мирах, которые кроют в себе множество тайн и загадок.
Плутоний-238 — это радиоактивный изотоп химического элемента плутония, который не подходит для создания ядерного оружия, но имеет высокую тепловую мощность. Он распадается с периодом полураспада около 88 лет, при этом выделяя альфа-частицы и тепло. Это тепло можно преобразовать в электричество с помощью термоэлектрических элементов, которые состоят из двух разных металлов, соединенных электрической цепью. Когда один конец элемента нагревается, а другой остается холодным, в цепи возникает разность потенциалов и течет электрический ток.
РИТЭГ состоит из нескольких термоэлектрических элементов, которые окружают ядро из плутония-238 в защитном контейнере. Такое устройство имеет ряд преимуществ перед другими источниками энергии для космоса, такими как солнечные батареи или химические батареи. Во-первых, РИТЭГ работает независимо от освещенности и температуры окружающей среды, что позволяет использовать его в глубоком космосе или на темной стороне планет. Во-вторых, РИТЭГ имеет долгий срок службы, который определяется периодом полураспада плутония-238. Например, через 10 лет работы РИТЭГ потеряет только 7% своей мощности, а через 50 лет — 35%. В-третьих, РИТЭГ имеет высокую надежность и простоту конструкции, не требующей обслуживания или регулировки.
РИТЭГи широко используются для питания космических аппаратов, которые отправляются в дальние и сложные для исследования места Солнечной системы. Например, РИТЭГи были установлены на американских марсоходах «Спирит» и «Оппортьюнити», которые проработали на Марсе в 6 и 14 раз дольше запланированного срока соответственно. Также РИТЭГи питают аппараты «Кассини», «Новые горизонты», «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые изучают планеты-гиганты и их спутники, а также выходят за пределы Солнечной системы. С помощью РИТЭГов можно создавать автономные научные станции на Луне, Марсе или других небесных телах, а также размещать радиомаяки и датчики на астероидах и кометах.
Россия является одним из мировых лидеров в области производства плутония-238, который получается в ходе облучения необогащеннного урана в ядерных реакторах. В настоящее время в России разработан прототип РИТЭГа мощностью 100 Вт, который может использоваться для космических и наземных целей. Этот РИТЭГ имеет габариты 22×22×43 см и массу около 30 кг. Он состоит из 36 тепловыделяющих сборок с плутонием-238 и 216 термоэлектрических модулей. Для обеспечения безопасности РИТЭГ способен выдержать падение с высоты 150 метров, воздействие высоких температур и радиации, а также взрыв эквивалентный 30 кг тротила.
РИТЭГ на плутонии-238 — это перспективный источник энергии для дальнего космоса, который может открыть новые возможности для исследования Солнечной системы и за её пределами. Благодаря этому устройству мы можем получать уникальную информацию о далеких и неизведанных мирах, которые кроют в себе множество тайн и загадок.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Парадокс Великой Зеленой стены: Китай посадил 78 миллиардов новых деревьев, но климат стал только хуже. Как так вышло?
Ученые назвали причины, почему самый грандиозный экологический проект за всю историю в итоге обернулся головной болью для миллионов китайских граждан...
Меньше трех дней до конца света на орбите: почему программа CRASH Clock бьет тревогу?
Сотрудники Маска уверяют, что у них все под контролем. Но эксперты сравнивают орбиту с карточным домиком. Кто же прав?...
Марс отменяется: три причины, почему российские эксперты ставят крест на Красной планете
Почему пробирка с Марса опаснее любого астероида, как галактические лучи «взрывают» мозг и при чем тут Китай? Честный разбор рисков от Российской академии наук...
Что стоит за таинственными аномалиями в дальневосточной тайге? Продолжаем читать походные дневники военного разведчика и писателя Владимира Арсеньева
Часть вторая: снежная гроза, феномен моретрясения и встреча со «снежным человеком»...
«Не повторяйте наших ошибок!» 100 лет борьбы с лесными пожарами обернулись катастрофой для США
Эксперты рассказали, почему, казалось бы, проверенная тактика только усугубила ситуацию с лесным огнем...
Темная сторона Рима: выяснилось, что Империя веками «выкачивала» здоровье из покоренных народов
Новые находки заставили ученых признать: для простых людей римский «прогресс» был скорее приговором, чем спасением. Но почему же так вышло?...
ДНК 4000-летней овцы оказалось ключом к древней тайне, стоившей жизни миллионам
Поразительно, но археологи нашли штамм древней чумы, кошмаривший всю Евразию, в самом таинственном российском городе — Аркаиме. Почему же так получилось?...
Встречи с неведомым: завершаем чтение дневников разведчика и писателя Владимира Арсеньева
Часть третья: таинственный огонь в лесу, свет из облаков, призрак в тумане и странный дым на море...
Супертелескоп James Webb только запутал ученых, а планета-«близнец» Земли стала еще загадочнее
Эксперты рассказали, почему самый мощный телескоп в истории не смог разобраться с атмосферой TRAPPIST-1e. Аппарат не виноват. Но тогда кто?...
Первая «чернокожая британка» оказалась белой: новое исследование заставило историков полностью пересмотреть портрет женщины из Бичи-Хед
Почему ученые так сильно ошиблись с ее внешностью? И стоит ли после этого доверять реконструкциям по ДНК?...
Новое исследование показало: если бы не этот «российский ген», древние люди вряд ли бы заселили Америку
Ученые рассказали, почему Алтай в ДНК — это главный секрет феноменального здоровья индейцев...
Мегамонстры с 7-го этажа: в древних океанах шла такая война хищников, где у современных косаток не было бы ни единого шанса
Ученые рассказали, куда исчезли «боги» мезозойских морей и почему сейчас их существование было бы невозможно...
Спутники 20 лет следили за планетой и нашли «климатические хроноаномалии»
Разгадка тайны оказалась неожиданной даже для ученых...