Era istraživanja svemira je na rubu ponora?

Godina 2020. je jedna lijepa i okrugla godina. Možda bi se upravo te godine na naslovnicama svjetkih medija mogla pojaviti udarna vijest - 'Zbogom svemirskim istraživanjima'.

Jedan od ključnih elemenata svake istraživačke svemirske misije unutar Sunčevog sustava, jeste plutonijum-238. Sve što je čovječanstvo ikad saznalo o drugim planetima i Sunčevom sistemu, na Zemlju je stiglo sa letjelica i teleskopa koje pogone baterije punjene plutonijem-238. Letjelice Voyager 1 i 2, Cassini, Galileo, rover Curiosity i letjelica New Horizons, samo su dio onih koje plutonij pogoni.

Zašto je tome tako? Zato što karakteristike propadanja tog radioaktivnog metala od njega čine super-gorivo. Još važnije od toga, jeste to da je u svojoj ulozi plutonij-238 praktički nezamijenjiv. Solarna energija je preslaba, hemijske baterije nemaju dug vijek trajanja, a sistemi nuklearne fizije su jednostavno preteški. Stoga je istraživanje svemira ovisno o zalihama plutonija-238, koji se uglavnom dobivao kao nusprodukt prilikom izrade nuklearnog naoružanja.

Jedine prirodne zalihe plutonijuma-238 nestale su još i prije nego se Zemlja u potpunosti formirala, oko 4,6 milijardi godina u prošlosti. Eksplodirajuće zvijezde isto tako proizvode taj srebrnkasti metal, ali njegovo vrijeme poluraspada, odnosno vrijeme potrebno da 50 posto nestane kroz propadanje, iznosi tek nešto ispod 88 godina.

Poput drugih radioaktivnih materijala, plutonijum-238 propada jer je njegova atomska struktura nestabilna. Kad taj atom spontano propada, on ispaljuje svoju vodikovu jezgru vrlo velikom brzinom, ostavljajući iza sebe atom urana. Ti vodonikovi 'meci', koji se još nazivaju i alfa zračenje, masovno se sudaraju sa susjednim atomima u grumenu plutonija-238 - koji je dvostruko gušći od olova. Oslobođena energija može zagrijati grumen plutonija-238 na 1.260 stupnjeva Celzija, a da bi iskoristili tu toplinsku energiju, grumen se omota termoelektričnim pretvaračem, koji tu veliku toplinu pretvara u struju. Tako se stvara baterija koja može napajati sisteme nekoliko desetljeća, što je itekako korisno u misijama dubokih svemirskih istraživanja.

Ipak, postoji jedan velik problem - plutonij-238 je gotovo sav potrošen, a NASA ga ima dovoljno za do kraja tekuće dekade. 'Imamo još dovoljno u zalihama za do kraja desetljeća. To je to', istaknuo je za Wired Steve Johnson, nuklearni kemičar američkog Nacionalnog laboratorija u Idahu. Američka znanstvena zaliha plutonijuma-238 svela se na svega 16 kilograma. Da bi se to stavilo u perspektivu, spomenimo kako baterija koja napaja rover Curiosity na Marsu teži otprilike 4,5 kilograma, a ono što je ostalo, već je neko vrijeme predodređeno za nove misije.

Svemirska letjelica Voyager 1, koja je 1977 godine lansirana sa zemlje i koja je, kako je nova znanstvena studija pokazala, prošle godine napustila sunčev sustav i ušla u međuzvjezdani prostor, u sebi ima plutonijumovu bateriju. To znači da neće signale slati vječno, već do, kako znanstvenici procjenjuju, oko 2025. godine. Legendarni Voyager 1 tad će se pretvoriti u mrtav komad tehnologije, koji nosi darove sa Zemlje jureći svemirskim ništavilom prema kakvoj god sudbini, koja ga čeka.