¿Por qué las naves espaciales modernas no utilizan energía nuclear?

Question

Las naves Voyager 1 y 2 fueron lanzadas en 1977 con plutonio como fuente de electricidad. 34 años después afirman que estas dos naves espaciales tienen suficiente energía para durar hasta al menos 2020. Eso significa que habrán tenido suficiente energía para durar al menos 42 años. Obviamente, ofrece suficiente energía para enviar literalmente transmisiones a través de todo el sistema solar.

¿Por qué las naves espaciales modernas no utilizan la energía nuclear si ofrece tanta longevidad y potencia? Uno pensaría que 34 años después tendríamos la tecnología para hacer esta fuente de electricidad aún más viable que cuando se diseñaron y construyeron los Voyager. La nave espacial New Frontiers parece un excelente candidato para la energía nuclear.

Answer 1

Todo es cuestión de si lo necesitan. La mayoría de los que están a un par de UA del sol pueden obtener suficiente energía de los paneles solares. Es cuando empiezan a alejarse que utilizan un RTG .

Por ejemplo, Nuevos horizontes que se lanzó en 2006 (lo que se considera "moderno" cuando sólo se lanzan unas pocas sondas al año) va a Plutón, por lo que no podrá obtener suficiente energía de los paneles solares, y utiliza un RTG.

Como todo, es una cuestión de riesgo y coste. Si es más barato, o si el riesgo es menor sin que el coste aumente significativamente, se decantarán por la alternativa.

Answer 2

El verdadero problema de los RTG es que Estados Unidos dejó de fabricar Pu238 en los años 80 y ha tardado mucho en volver a producirlo, comprando todo el Pu238 de nuestras naves espaciales a los rusos (que ahora también se han quedado sin él). No sé nada de los subproductos de los reactores reproductores, pero el Pu238 en sí no es tan peligroso de manejar, y sólo es tóxico si se ingiere.

Answer 3

editar : Originalmente tenía algunos puntos sobre la ineficiencia de los RTGs, pero después de algunas investigaciones más impulsadas por @Jeremy encontré que no es realmente un punto válido cuando se utilizan apropiadamente para la misión de la nave espacial. Los RTG utilizados por Galileo en Júpiter generaron 300W de potencia, mientras que los paneles solares que utilizará Juno en Júpiter generarán 450W de potencia. Además, los paneles solares son mucho más grandes y pesados que los RTG y repercuten en el presupuesto de delta-V de la nave, una interacción costosa. La razón por la que se utilizan matrices solares en algunas naves espaciales se describe en los puntos que expongo a continuación, por lo que el factor de eficiencia no entra realmente en juego.

Los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) se utilizan cuando una nave espacial se aleja demasiado del sol para obtener suficiente energía de él, o cuando experimenta largos períodos de oscuridad mientras necesita operar. Es el caso de las misiones Pioneer, las Voyager, las Cassini, así como los experimentos científicos dejados en la Luna durante el Apolo, y seguramente otros más en los que no he pensado.

Las RTG son peligrosas, sobre todo si la nave espacial falla durante el lanzamiento, o si un vuelo terrestre sale mal (esto podría esparcir material radiactivo por todo un continente), y no generan mucha energía en comparación con los paneles solares que están muy cerca del sol.

Los paneles solares se utilizan en misiones que casi siempre tienen una visión clara del sol, donde pueden generar mucha más energía que los RTG.

Answer 4

Uno de los aspectos es la preocupación por si la nave espacial no se lanzara correctamente y acabara estrellándose contra la tierra. En ese caso, la contaminación por radiación nuclear podría ser grave si acabara estrellándose en zonas habitadas.

Answer 5

Los hechos tal y como yo los veo:

1. Los RTG no son peligrosos de lanzar. En un CATO, es probable que recuperes tu RTG, probablemente en condiciones de funcionamiento.

2. El material radiactivo no es tan peligroso aunque se pierda (y perdido significa fuera de Cabo Cañaveral, no de Los Ángeles... no creo que haya ninguna instalación de lanzamiento que tenga la preocupación de chocar con una población.

3. En cuanto a la producción de energía para una nave espacial importante, NO PODEMOS hacerlo con un solo lanzamiento y energía solar. Cassini habría necesitado 1400 kg de paneles solares (perdiendo energía en las umbras y requiriendo aún más masa en baterías poco fiables, además de necesitar más energía térmica) frente a los 168 kg de su RTG. No hay comparación.

4. En el caso de las naves espaciales tripuladas que se dirigen a su destino, los rtg blindados PREVIENEN de hecho la exposición a la radiación debido a la disminución del tiempo de viaje que permite un mayor delta V. Son más fiables debido a su extrema baja complejidad en comparación con un conjunto solar desplegable (por no hablar de la disponibilidad continua de energía).

5. El PU-238 es un fuerte emisor Alfa, y emite poco más. Las partículas alfa son fáciles de blindar, ya que ni siquiera penetran en la piel. Normalmente, las RTG de pu238 no requieren un blindaje distinto al de su propia caja funcional, y hay que comer el material para enfermar.

Mis conclusiones:

1. La energía solar no se utiliza por el gasto o la conveniencia, se utiliza por la presión política que permite la paranoia general inculta.

2. Las mismas opiniones han dado lugar a la pérdida de reactores reproductores (y, por tanto, a la pérdida de producción de PU-238). Nuestras acciones en este ámbito han sido como intentar proteger a los adolescentes de la pornografía, e igual de contraproducentes.

3. La falta de uso de RTG dificulta enormemente la exploración espacial seria.

4. Acordar que las naves espaciales RTG no se utilicen en órbita ni se permita su reentrada es un compromiso aceptable.

Material de referencia: http://fti.neep.wisc.edu/neep602/FALL97/LEC22/lecture22.html