Atom batteri med 433 års levetid kan ændre rumrejser for altid

Forestil dig et batteri, der ikke skal oplades. hverken i morgen eller om et år. Forstil dig et batteri, der kan holde strøm i flere hundrede år. Det lyder som noget fra en science fiction film, men det er faktisk virkelighed. Lige nu arbejder NASA og forskere i Europa på en ny type nuclear battery, som potentielt kan levere energi i op til 433 år.

Det er ikke bare en teknologisk forbedring. Det er et fundamentalt skifte i, hvordan vi tænker rumfart. For selvom vi er blevet ekstremt gode til at bygge raketter og sende dem ud i rummet, er vi stadig begrænset af én ting: energi. Når strømmen stopper, stopper missionen. Så simpelt er det.

Med udviklingen af nye radioisotope power systems, der bruger americium 241 i stedet for plutonium 238, kan den begrænsning være ved at forsvinde. Og det kan ændre alt fra Mars-missioner til udforskning af det dybe rum.

Hvad er et nuclear battery – og hvorfor er det så specielt

Et nuclear battery, også kendt som et radioisotope power system, fungerer fundamentalt anderledes end de batterier, du kender fra din smartphone eller laptop. Hvor almindelige batterier lagrer energi, producerer et nuclear battery konstant energi gennem radioaktiv nedbrydning. Det betyder, at i stedet for at løbe tør, vil det langsomt afgive energi over tid. Og når vi taler om radioaktive materialer som plutonium eller americium, taler vi om tidsskalaer, der strækker sig over årtier eller endda århundreder.

Det er præcis derfor, teknologien er så værdifuld i rummet. Når et rumfartøj først er sendt afsted, er der ingen mulighed for at skifte batteri eller oplade det. Det skal kunne klare sig selv. I mange år. Helst uden fejl.

Et spadestik dybere i Americium-241

Americium-241 er et kunstigt fremstillet, radioaktivt metal (actinid), der primært anvendes i røgdetektorer, industrielle måleapparater og i rumfartsteknologi (RTG strømforsyning). Det er en alfa-emitter med en halveringstid på 432,6 år og udgør en sundhedsrisiko ved indånding eller indtagelse, da det ophobes i knogler og lever.

Nøglefakta om Americium-241:

• • Oprindelse: Fremstilles i kernerereaktorer ved neutronbestråling af plutonium-239, hvilket danner plutonium-241, der henfalder til .

• • Anvendelse: Mest kendt som ioniserende kilde i røgalarmer, hvor små mængder ioniserer luft til detektering af røgpartikler. Bruges også som kalibreringskilde i måleudstyr og undersøges som strømkilde i rumsonder.

• • Radioaktivitet: Udsender primært alfastråling, men også gammastråling. Det henfalder til Neptunium-237.

• • Sundhedsrisiko: Det er et fast stof, der typisk optræder som mikroskopisk støv. Indånding eller indtagelse kan øge risikoen for kræft, da det ophobes i knogler og lever med en biologisk halveringstid på henholdsvis 50 og 20 år.

• • Miljø: Findes i miljøet som følge af historiske atomprøvesprængninger og nukleare ulykker. 

Americium-241 betragtes generelt som sikkert i lukkede røgdetektorer, men skal bortskaffes korrekt som affald for at undgå spredning. 

Sådan fungerer radioisotope power systems i praksis

For at forstå teknologien, skal man se på, hvad der sker inde i batteriet. Radioaktive isotoper er ustabile. De forsøger konstant at blive stabile ved at nedbrydes. I den proces frigiver de varme. Denne varme bliver omdannet til elektricitet via en konverter, som driver rumfartøjets systemer. Det kan være alt fra kameraer og sensorer til kommunikation med Jorden.

Det smarte ved denne løsning er, at den ikke er afhængig af omgivelserne. Den kræver ikke sollys. Den påvirkes ikke af temperatur på samme måde som traditionelle batterier. Den fungerer i mørke, kulde og ekstreme forhold.

Det er derfor, vi ser nuclear batteries i missioner langt væk fra solen, hvor solpaneler simpelthen ikke er nok.

Hvorfor NASA er afhængig af atomenergi i rummet

Når vi taler om rumfart, tænker mange automatisk på solpaneler. Og ja, de fungerer rigtig godt tæt på Jorden. Men jo længere du bevæger dig ud i rummet, desto mindre effektiv bliver solenergi.

På Mars er sollyset allerede svagere. På Jupiter eller Saturn er det endnu værre. Og i det dybe rum er det praktisk talt ubrugeligt.

Her kommer nuclear batteries ind i billedet.

NASA har brugt denne teknologi siden 1960’erne i missioner som Voyager, Curiosity og Perseverance. Disse missioner fungerer stadig den dag i dag, netop fordi de ikke er afhængige af solen. Det er en af de vigtigste grunde til, at vi overhovedet kan udforske de mest ekstreme områder af vores solsystem.

 

Plutonium vs americium: Hvorfor det nye materiale er en gamechanger

I mange år har plutonium 238 været standarden i radioisotope power systems. Det har en halveringstid på cirka 88 år, hvilket betyder, at det kan levere energi i flere årtier.

Det har været godt nok. Indtil nu.

Americium 241 ændrer spillereglerne. Med en halveringstid på omkring 433 år kan det producere energi i flere århundreder. Det er næsten fem gange længere end plutonium. Det betyder ikke bare længere levetid. Det betyder nye muligheder. Hvor plutonium begrænser missioner til årtier, åbner americium op for missioner, der kan strække sig over generationer. Det er en helt anden skala.

Læs også: Efter 135 år: Swiss Army Knife udstyres endelig med lås

Hvorfor 433 år faktisk ændrer fremtiden for rumfart

Det lyder måske som en teknisk detalje, men forskellen mellem 88 år og 433 år er enorm. Forestil dig en rumsonde, der kan rejse længere ud, end vi nogensinde har gjort før. Ikke fordi den er hurtigere. Men fordi den kan blive ved med at fungere.

Det betyder basalt set:

• • missioner til det ydre solsystem

• • langtidsobservationer af planeter og måner

• • mulighed for at sende sonder mod interstellare destinationer

Det ændrer også, hvordan vi designer missioner i fremtiden. I stedet for at tænke i korte tidsrammer, kan vi begynde at tænke i århundreder.

Hvordan teknologien allerede bruges i dag

Selvom americium stadig er under udvikling, er nuclear batteries langt fra ny teknologi. Voyager sonderne, som blev sendt afsted i 1977, er stadig aktive i dag. De er nu længere væk fra Jorden end nogen andre menneskeskabte objekter, og de sender stadig data hjem.

Det er kun muligt på grund af føromtalte radioisotope power systems. Mars rovere som Curiosity og Perseverance bruger også denne teknologi, hvilket gør dem i stand til at operere uafhængigt af vejr og støvstorme.

Det er en gennemtestet løsning. Americium er bare næste skridt.

Fremtidens rumrejser hvad betyder det reelt set

Hvis teknologien lykkes, kan vi stå over for en ny æra i rumfart. Vi kan sende missioner, der ikke er begrænset af energi. Vi kan udforske områder, som tidligere var uden for rækkevidde. Og vi kan begynde at tænke langsigtet på en helt ny måde. Det handler ikke bare om at komme længere væk. Det handler om at blive der længere.

Er atom batterier farlige

 

Det er et naturligt spørgsmål. Ordet “atom” får mange til at tænke på fare, men i dette tilfælde er teknologien designet med sikkerhed i fokus. Materialerne er indkapslet i keramiske strukturer, som gør dem stabile og svære at sprede. Selv i tilfælde af uheld er risikoen minimal sammenlignet med mange andre energikilder.

Nuclear batteries er ikke bare endnu en teknologi i rækken. De er en løsning på en af de største udfordringer i rumfart. Med americium 241 er vi ikke bare ved at forbedre eksisterende systemer. Vi er ved at ændre rammerne for, hvad der overhovedet er muligt.

Hvis vi tidligere har tænkt i årtier, begynder vi nu at tænke i århundreder, og det kan være det, der i sidste ende bringer os længere ud i universet, end vi nogensinde har været før.