作者 | Jeff McMahon
美国能源部（DOE）在周二宣布，橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的科学家制备了半个高尔夫球大小的钚-238球丸，因为美国宇航局（NASA）快把存量用光了，这种同位素燃料为其火星探测器以及外太空任务提供了能源供应。
自从美国能源部的萨凡纳河工厂在上世纪80年代末停止生产这种燃料以来，这是美国科学家首次制备新的钚-238。
美国宇航局的钚-238存量刚够进行计划中的2020年火星任务。
报道称，如果按照提议前往探测木星的卫星木卫二，该任务将占用美国宇航局在2024年之前拥有和希望拥有的所有钚-238燃料。
“放射性同位素动力系统（RPS）的钚-238供应既昂贵又稀缺。”今年6月发表的一份《核能评估研究报告》（Nuclear Power Assessment Study）称，“因此，它的高效利用和管理仍然是美国宇航局和能源部面临的主要挑战。”
美国宇航局依赖能源部为其供应二氧化钚球丸，这些燃料能够让其航天器运转数十年的时间。
据《科学新闻》（Science News）报道，能源部手头还有24个球丸，该机构开始在今年制备更多二氧化钚，以供应需要32个球丸的2020年火星任务，外加一些备用球丸。

橡树岭国家实验室制备了50克的钚-238，这种燃料为美国宇航局的行星探测器和深空任务提供了能源。
“在我们解开宇宙奥秘的征程中，放射性同位素动力系统是为下一代行星轨道器、登陆器以及探测器提供动力的关键工具。”美国宇航局科学任务理事会（Science Mission Directorate）的协理署长约翰·格伦斯菲尔德（John Grunsfeld）在一份新闻稿中表示。
他说，能源部重启制备钚-238“标志着我们太阳系探索的新复兴”。
美国宇航局已经跟能源部达成每年制备1.5公斤二氧化钚的协议，这些燃料刚好够每十年进行一次（或许两次）深空任务。
在周二公布的示范项目中，橡树岭实验室的科学家制备了50克的钚-238。
“一旦我们扩展这一工艺流程并实现自动化，我们国家将拥有制造放射性同位素动力系统的长期能力，这些系统被美国宇航局用于深空探索。”橡树岭实验室核安全与同位素技术部门负责这个项目的主管鲍勃·惠姆（Bob Wham）如是说。
美国宇航局使用钚-238提供动力的探测器要么距离太阳太远，以至于无法利用太阳辐射的能量；要么任务时间太长，电池无法胜任。
在美国宇航局的好奇号火星车（Curiosity Mars rover）上，钚发出的热量同样让航天器避免被冻结。
航天器上并没有发生核裂变，相反，那些巨大的热量（在新地平线号探测器上达到了华氏475度）是由钚-238的自然衰变产生的，热量经由放射性同位素热电机（RTG）转化为电能。
同样的技术也被用于为心脏起搏器提供能源。
今年夏天，新地平线号探测器（New Horizons）飞掠了冥王星，它上面携带了大约24磅的二氧化钚。
据美国宇航局称，在探测器刚升空时，这些燃料产生的电功率大约是245瓦，但此后开始衰减，目前的功率大约是202瓦。
钚-238的半衰期将近88年，为新地平线号供能绰绰有余，该探测器在任务第九年半的时候飞掠了冥王星，它现在很可能前往柯伊伯带探访大型天体。
1972年发射升空的旅行者1号飞船.（Voyager 1）配备了类似的动力来源，它现在位于距离地球120亿英里之遥的星际空间，是新地平线号探测器跟地球距离的四倍，该飞船仍然在发回信号。
在《核能评估研究报告》中，你能了解到关于美国宇航局核能需求的几乎所有信息，该报告在2月份完成，并于6月份发表。
如果你想了解爱达荷国家实验室（Idaho National Laboratory）组装新地平线号探测器动力系统的细节（从钚-238开始，它被装在焊死的集装箱里，从洛斯阿拉莫斯国家实验室运送过来），你可以阅读这份文档。
译 | 何无鱼 校 | Lily
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