Präsident Trump begrüßt die NASA-Astronauten Peggy Whitson und Jack Fischer

WASHINGTON - Während die NASA und das Energieministerium (DOE) die Produktion eines Plutonium-Isotops zur Steuerung einiger Weltraummissionen wieder aufgenommen haben, warnt ein neuer Bericht vor Herausforderungen, die seine langfristige Versorgung gefährden könnten.

Der Bericht des Government Accountability Office vom 4. Oktober, der an eine Anhörung des House Space Subcommittee zu diesem Thema geknüpft war, sagte, dass es genügend Plutonium-238 in den bis Mitte der 2020er geplanten Missionen gibt, um die Produktion der Isotopenstiele zu erhöhen eine Reihe von technischen Problemen.

"DOE macht Fortschritte bei der Herstellung von neuem Plutonium-238", sagte Shelby Oakley, Direktor für Beschaffung und Beschaffungsmanagement beim GAO, in der Anhörung. "DOE steht jedoch vor Herausforderungen bei der Einstellung und Schulung der erforderlichen Arbeitskräfte, der Perfektionierung und Ausweitung der chemischen Verarbeitung und der Sicherstellung der Verfügbarkeit von Reaktoren, die angegangen werden müssen oder deren Fähigkeit, die Anforderungen der NASA zu erfüllen, gefährdet sein könnte." [US macht Plutonium-238 für die Weltraumforschung (Video)]

Oakley sagte, dass DOE ein langfristiger Plan mit Meilensteinen fehlte, um Fortschritt in Richtung zu seinem äußersten Ziel zu zeigen, 1.5 Kilogramm Plutonium-238 pro Jahr bis 2025 zu produzieren. Sie sagte, dass die Abteilung Empfehlungen im GAO ​​Bericht bezüglich der besseren Kommunikation mit NASA auf diesen akzeptiert hat Probleme.

NASA und DOE begannen im Jahr 2011 eine Anstrengung, Plutonium-238-Produktion wieder aufzunehmen, zuletzt in den USA in den späten 1980er Jahren gemacht. Eine erste Produktionskampagne im Jahr 2015 produzierte 100 Gramm Isotop, sagte Tracey Bishop, stellvertretende Sekretärin für nukleare Infrastrukturprogramme am DOE, in der Anhörung. Eine zweite Charge wird später im Herbst fertiggestellt.

Plutonium-238 oder Pu-238 wird seit langem von der NASA in radioisotopischen thermoelektrischen Generatoren (RTGs) verwendet, die die durch die radioaktive Verzögerung des Isotops erzeugte Wärme in elektrische Energie umwandeln. Die Agentur hat RTGs bei vielen Missionen eingesetzt, bei denen Solarenergie nicht möglich ist, auch nicht in das äußere Sonnensystem.

Es gibt ungefähr 35 Kilogramm Plutonium-238 in aktuellen US-Lagerbeständen für die NASA, sagte David Schurr, stellvertretender Direktor der Planet Science Division der Agentur, eine Menge, die Plutonium aus Russland gekauft enthält. Von dieser Menge sind 17 kg jetzt gebrauchsfertig, während die anderen 18 kg mit neuem Plutonium gemischt werden müssen, um für den Einsatz in RTGs geeignet zu sein.

Nur eine NASA-Mission, die derzeit entwickelt wird, benötigt ein RTG: den Mars 2020 Rover, der ein RTG ähnlich dem des Curiosity Rovers verwendet. Die NASA stellt RTGs für die nächste planetarische Mission der New Frontiers zur Verfügung, die die Agentur bis Mitte 2019 für den Start im Jahr 2025 auswählen wird.

Aktuelle Lieferungen und eine neue Produktion reichen für diese Missionen und darüber hinaus, so Schurr. "Das DOE wird bis 2030 genügend Material für die Herstellung von Wärmequellen für erwartete planetare Wissenschaftsmissionen haben", sagte er. "Darüber hinaus haben die NASA und das DOE begonnen, Möglichkeiten zur Steigerung der Produktionsraten zu untersuchen, falls dies erforderlich sein sollte, um die zukünftige Nachfrage zu unterstützen."

GAO's Oakley stimmte dem zu und stellte fest, dass begrenzte Lieferungen von Plutonium-238 ein limitierender Faktor bei den Entscheidungen der NASA gewesen waren, welche planetarischen wissenschaftlichen Missionen es zu verfolgen galt. "Im Moment, basierend auf der Entwicklung von neuem Pu-238, vermischt mit dem alten, werden die Bedürfnisse in naher Zukunft erfüllt", sagte sie. "Wenn dieses neue Angebot von Pu-238 nicht etabliert ist und die Ziele vom DOE nicht erreicht werden, könnte es in Zukunft wieder zu einem limitierenden Faktor werden."

Mehrere Faktoren, die über den Bedarf für planetare Missionen hinausgehen, könnten das verfügbare Plutonium-238-Angebot beeinflussen. Eine davon ist die Entwicklung effizienterer Alternativen zu herkömmlichen RTGs, die als dynamische Wandler bekannt sind und die mit weniger Isotopen die gleiche Menge an Energie erzeugen könnten. Ein Konzept, der Advanced Stirling Radioisotope Generator, könnte mit einem Viertel des Plutoniums die gleiche Menge an Energie erzeugen wie ein existierendes RTG.

"Sicherlich ist die Idee, einen dynamischen Konverter zu haben, etwas, über das wir schon lange sprechen", sagte Ralph McNutt, leitender Wissenschaftler für Weltraumforschung in der Weltraumforschung am Applied Physics Laboratory, der den Vorsitz führte eine Studie von 2009 über die Zukunft von Radioisotopen-Energiesystemen. "Das Problem ist, dass diese aus technischen Gründen immer knapp waren".

Ein weiteres Problem ist die potenzielle zusätzliche Nachfrage nach Plutonium-238. Nach dem Ende des Constellation-Programms sank die prognostizierte NASA-Nachfrage nach dem Isotop von 5 auf 1,5 Kilogramm pro Jahr, was die Notwendigkeit von Energiesystemen zur Unterstützung der menschlichen Mondforschung vorhersagte, so McNutt.

Das könnte sich ändern, wenn das menschliche Raumflugprogramm der NASA auf den Mond zurückgeleitet wird, wie die Trump-Administration gesagt hat. Schurr sagte, dass die aktuellen Vorhersagen der NASA für die Verwendung von Plutonium-238 keine für die Erforschung des menschlichen Weltraums erforderlichen Daten enthalten. "An diesem Punkt machen wir keine Annahmen über die Bedürfnisse nach menschlicher Erforschung", sagte er. "Wenn wir für die bemannte Raumfahrt feststellen, dass Pu-238 in ihren Aktivitäten einen Wert hat, würde dies wahrscheinlich eine Steigerung der Produktion erfordern."