Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Từ thập niên 1960, NASA đã sử dụng hệ thống năng lượng đồng vị phóng xạ (RPS) để cung cấp năng lượng cho nhiều sứ mệnh vũ trụ như Voyager, New Horizons, Curiosity hay Perseverance. Công nghệ này dựa trên việc tận dụng nhiệt sinh ra từ sự phân rã phóng xạ của đồng vị để tạo điện, cho phép tàu thăm dò hoạt động trong môi trường khắc nghiệt suốt nhiều thập kỷ.
Cho đến nay, nhiên liệu chính trong RPS là plutonium-238, có chu kỳ bán rã khoảng 88 năm. Tuy nhiên, các nhà khoa học hiện đang hướng tới một lựa chọn mới: americium-241. Đồng vị này có chu kỳ bán rã lên tới 433 năm, nghĩa là có thể duy trì nguồn năng lượng ổn định cho tàu vũ trụ lâu hơn nhiều so với plutonium.
Để đảm bảo an toàn, nhiên liệu hạt nhân trong RPS thường được chế tạo ở dạng gốm, khó bay hơi và ít nguy cơ hấp thụ vào cơ thể con người nếu xảy ra sự cố. Ngoài ra, hệ thống pin còn sử dụng bộ chuyển đổi Stirling piston tự do, cho phép tạo điện hiệu quả ngay cả trong môi trường vi trọng lực. Một nguyên mẫu từng vận hành liên tục 14 năm mà không cần bảo trì, đáp ứng yêu cầu cho các chuyến bay liên hành tinh dài ngày.
Nếu thành công, americium có thể trở thành nguồn năng lượng hạt nhân mới cho các tàu thăm dò tương lai, từ máy bay Dragonfly trên Titan cho đến các sứ mệnh khám phá ngoài Hệ Mặt Trời. Và giống như Voyager vẫn đang hoạt động sau gần nửa thế kỷ thế hệ tàu vũ trụ mới có thể tiếp tục gửi dữ liệu về Trái Đất trong nhiều thế kỷ tới.
Với americium-241, NASA kỳ vọng sẽ có được những “pin hạt nhân trường thọ”, mở đường cho các hành trình khám phá xa xôi hơn trong vũ trụ. (Popsci)
Cho đến nay, nhiên liệu chính trong RPS là plutonium-238, có chu kỳ bán rã khoảng 88 năm. Tuy nhiên, các nhà khoa học hiện đang hướng tới một lựa chọn mới: americium-241. Đồng vị này có chu kỳ bán rã lên tới 433 năm, nghĩa là có thể duy trì nguồn năng lượng ổn định cho tàu vũ trụ lâu hơn nhiều so với plutonium.
Vì sao americium có tiềm năng thay thế plutonium?
Một nhóm hợp tác giữa NASA và Đại học Leicester (Anh) đang nghiên cứu cách ứng dụng americium-241 trong các loại pin hạt nhân thế hệ mới. So với plutonium, americium có ưu điểm về tuổi thọ, giúp tàu vũ trụ duy trì hoạt động hàng trăm năm trên hành trình thám hiểm không gian sâu.
Để đảm bảo an toàn, nhiên liệu hạt nhân trong RPS thường được chế tạo ở dạng gốm, khó bay hơi và ít nguy cơ hấp thụ vào cơ thể con người nếu xảy ra sự cố. Ngoài ra, hệ thống pin còn sử dụng bộ chuyển đổi Stirling piston tự do, cho phép tạo điện hiệu quả ngay cả trong môi trường vi trọng lực. Một nguyên mẫu từng vận hành liên tục 14 năm mà không cần bảo trì, đáp ứng yêu cầu cho các chuyến bay liên hành tinh dài ngày.
Mở ra kỷ nguyên thám hiểm vũ trụ bền bỉ hơn
NASA đã từng ngừng sản xuất plutonium-238 trong 30 năm trước khi khởi động lại vào năm 2011. Giờ đây, với americium-241, các phòng thí nghiệm tại Mỹ và Anh đang tối ưu hóa quy trình sản xuất để đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe của sứ mệnh vũ trụ.Nếu thành công, americium có thể trở thành nguồn năng lượng hạt nhân mới cho các tàu thăm dò tương lai, từ máy bay Dragonfly trên Titan cho đến các sứ mệnh khám phá ngoài Hệ Mặt Trời. Và giống như Voyager vẫn đang hoạt động sau gần nửa thế kỷ thế hệ tàu vũ trụ mới có thể tiếp tục gửi dữ liệu về Trái Đất trong nhiều thế kỷ tới.
Với americium-241, NASA kỳ vọng sẽ có được những “pin hạt nhân trường thọ”, mở đường cho các hành trình khám phá xa xôi hơn trong vũ trụ. (Popsci)
