Радиоизотопные источники питания используются в космосе уже более 60 лет, обеспечивая энергией и теплом межпланетные зонды, направляющиеся в самые отдаленные уголки Солнечной системы — туда, где «гаснет» солнечный свет и замерзают приборы. Классический пример — радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), который преобразует тепло, выделяющееся при естественном распаде радиоактивных изотопов, в электричество.
Почему нужна замена плутония‑238
Традиционно в РИТЭГах применяли плутоний‑238 (Pu‑238), а ранее — изотоп стронций‑90. Плутоний имел высокую тепловую мощность (приблизительно 567 Вт/кг) и период полураспада около 87 лет, но его производство было дорогим, сложным и связанным с жесткими требованиями безопасности.
В США производство Pu‑238 прекратили в 1988 году, а в 1990‑х начали закупать его в России. Последние поставки закончились в 2008‑м, что привело к острому дефициту. Эта нехватка стала реальной угрозой для будущих космических миссий NASA.
Америций‑241 — новая эпоха космической энергетики
Одним из перспективных заменителей стал америций‑241 (Am‑241) — изотоп с периодом полураспада около 432 лет, который значительно дешевле и проще в производстве. Он активно изготавливается в Европе и уже проходит испытания в США.
В 2025 году NASA совместно с Университетом Лестера успешно протестировали машинную установку с нагревателем на основе америция. Это не классический РИТЭГ, а система со Стирлинг‑конвертером — двигателем внешнего сгорания, который преобразует тепло изотопа в электричество.
Как работает Стирлинг‑генератор
В отличие от двигателя внутреннего сгорания, тепло в Стирлинге подается извне, а в конструкции нет клапанов, системы зажигания или сложных движущихся узлов. Это делает его чрезвычайно долговечным — он может работать десятилетиями без заметного износа. Минусы: требует интенсивного охлаждения и плохо реагирует на изменение нагрузки, но в условиях стабильной космической миссии это не критично.
NASA подчеркивает, что во время испытаний установка показала отказоустойчивость и достигла целевых показателей эффективности даже при отключении одного модуля. Следующий этап — уменьшенная по массе, но еще более эффективная версия для испытаний в вакууме и температурных условиях космоса.
Где смогут использовать америций‑241
-
Исследования далеких планет и спутников — там, где солнечная энергия почти не работает (Плутон, Титан, Европа).
-
Долговременные автономные миссии — ресурс изотопа в несколько раз дольше, чем у Pu‑238.
-
Пилотируемые базы на Луне и Марсе — как источник постоянного тепла и электричества.
-
Робототехника в глубоком космосе — без потребности в обслуживании десятилетиями.
Примеры использования РИТЭГов
РИТЭГи питали и продолжают питать легендарные миссии: «Вояджер‑1» и «Вояджер‑2» (1977), «Новые горизонты» (2006), марсианские роверы Curiosity и Perseverance, а в прошлом — зонды «Галилео» и «Кассини».
Использование америция‑241 позволит продолжить традицию межпланетных миссий даже в случае дефицита плутония.
