Mi cito per continuare qui la discussione iniziata in altro topic.
Vedo differenza tra la radiazione naturale presente sui corpi celesti e quella che potrebbero causare degli RTG che si deteriorassero, contaminando con materiale radioattivo e/o “velenoso” e per moltissimi anni una superficie più o meno vasta!
Se ti esponi alle radiazioni sulla Luna non diventi radioattivo, ma se tocchi del Plutonio te lo riporti a Terra, sempre se sopravvivi.
Su Marte a maggior ragione, non inquinerei o almeno eviterei il più possibile qualsiasi forma di contaminazione.
Vista la possibilità, seppur remota che possano esistere forme batteriche.
Guarda, io non sono un mega-esperto di RHU o RTG, e quindi le mie risposte potrebbero non essere ultra-esaurienti (quel che so è quello che leggo in giro o che sento da un amico, responsabile delle RHU di Exomars).
Però, prima di impelagarsi in una discussione complessa, partirei da una domanda che si pone un sistemista che voglia progettare una missione : esistono alternative?
per quanto riguarda la potenza l’alternativa potrebbero essere i pannelli solari, anche se così lontano dal sole darebbero ben poca potenza (la costante solare dipende da 1/R^2). Già su Marte, a 1,5 UA dal sole, la potenza prodotta da un pannello è la metà di quella prodotta in orbita terrestre. Per Saturno, la cui distanza dal sole se non sbaglio è di circa 10 UA, la potenza prodotta sarebbe di un centesimo rispetto a quella prodotta in orbita terrestre. E tutto questo senza considerare i problemi atmosferici (nuvole, pioggia, sabbia, etc.)
Batterie o celle a combustibile? Non che abbiano una durata così lunga…
per quanto riguarda il riscaldamento durante le fasi di buio (RHU), non credo ci siano alternative valide.
Sulla base di questo, la scelta è abbastanza ovvia: o non fai la missione e rinunci a scoprire come è fatto il lago di metano su Titano oppure lo fai e accetti il rischio. Spirit e Opportunity si portano a spasso per Marte il loro quantitativo di Plutonio 238 (credo) da qualche anno ormai. Se non sbaglio i radioisotopi erano usati anche per qualche equipaggiamento durante le missioni Apollo…
Detto questo, tornando al controllo contaminazione, il COSPAR ha fissato da anni ormai i requisiti di planetary protection che devono avere tutte le sonde di fabbricazione umana che viaggiano per lo spazio. Tali requisiti variano a seconda del tipo di missione e a seconda di dove la missione si svolge (in orbita, sulla superficie di un corpo celeste che possa o meno contenere vita, etc.), in modo da minimizzare i rischi di contaminazione. Su questa base c’è tutto un ramo nella progettazione delle missioni che si occupa di Planetary Protection, per assicurarsi appunto che questi requisiti vengano rispettati. Poi ovviamente si fa ingegneria, e quindi il rischio non si potrà mai eliminare completamente. Contiamo sul fatto che tutte le persone che ci lavorano facciano il possibile per far sì che questi rischi siano davvero minimi.
Caro Lem, sono perfettamente d’accordo con te sul fatto che non è “bello” sapere che una certa quantità di plutonio lascia una rampa di lancio per un decollo che potrebbe concludersi con un’esplosione e la sua ricaduta nell’atmosfera.
Ma a parte questo, come dice Buzz, non vedo molte alternative, mi ricordo che quando venne lanciata Cassini ci furono molte proteste a proposito del suo RTG, e la NASA pubblicò un disegno che mostrava i pannelli solari necessari per poter lavorare in orbita attorno a Saturno: era qualcosa come 60 metri di “apertura alare”, impossibile da stivare e azionare con i fairing che vengono usati (senza contare la probabilità elevatissima, quasi sicura di un problema di apertura dopo il lancio).
Se si vogliono mandare delle sonde così lontano dal sole un RTG rappresenta l’unica alternativa allettante in termini di spazio, efficacia e sicurezza (non mi risulta ci siano stati mai problemi con nessuno di essi). Riguardo alla potenziale pericolosità di plutonio radiattivo sulla superficie di altri satelliti bisognerebbe sentire un esperto, ma credo che il rischio per futuri batteri è inesistente: al massimo non si svilupperanno colonie di batteri nei 2-3 metri intorno all’rtg, che comunque vedrà la sua radiattività decadere molto prima che la naturale (sempre che esista) evoluzione del ciclo biologico possa avere dei problemi.
P.S.: non sapevo che i due MER avessero un RTG a bordo, a cosa serve?
logicamente le radiazioni derivanti da processi di fissione nucleare non sono mai da sottovalutare però, a titolo di non illogico esempio, è significativo il caso della zona dell’ atollo del Bikini ove per anni fino alla seconda metà del secolo XX furono fatte esplodere testate nucleari sperimentali e però 50 anni dopo il luogo risultava quasi non più pericolosamente contaminato e con uno sviluppo notevole di flora e fauna ed inoltre diventato meta turistica di un certo interesse.
So bene che purtroppo non esistono alternative valide, anche se Huygens era a batterie.
Se vogliamo una missione di lunga durata, gli RTG restano l’unica possibilità.
I rover Spirit e Opportunity vanno a pannelli solari, Marte lo ha permesso ma con problemi di pulizia degli stessi.
Per fortuna e logicamente si prendono molte precauzioni, vedi COSPAR, ma ho sempre avuto dubbi a causa delle conseguenze che si possono avere qui sulla Terra, prima, durante e dopo il lancio, sopratutto a causa di eventuali incidenti. Sapevi che ci sono degli RTG abbandonati qua e la sul suolo terrestre? Io no, l’ho scoperto ora qui.
The most recent accident involving a spacecraft RTG was the failure of the Russian Mars 96 probe launch on 16 November 1996. The two RTGs onboard carried in total 200 g of plutonium and are assumed to have survived reentry (as they were designed to do). They are thought to now lie somewhere in a northeast-southwest running oval 320 km long by 80 km wide which is centred 32 km east of Iquique, Chile.
I periodi di decadimento o meglio di dimezzamento (emivita) sono molto lunghi. Gli RTG, o meglio gli SNAP-19 dei Voyager e Pioneer forniscono ancora l’80% della loro potenza originale.
Questo potrebbe obbligarci in un lontano futuro a recuperare e smaltire ( ) gli eventuali RTG o similari lasciati ad esempio su Marte, essendo un pericolo o rischio per gli esploratori con relativi rischi e costi.
Non voglio fare dell’utopia, La missione TiME sarebbe un sogno poterla realizzare, ma rimane il fatto che potremo ritrovarci in un lontano futuro, con del metano inquinato dal plutonio, magari senza conseguenze… non so…
E’ un poco come quando andiamo in auto, bruciamo l’ossigeno che ci tiene in vita, non ci sono alternative ed allora continuiamo a farlo. Resta da stabilire se finiamo prima l’ossigeno o la benzina!
Sto esagerando, lo so, ma è per rendere l’idea.
Tutto vero, concordo, ma qualche problemino qui a terra, a causa dell’“indotto” diciamo così, l’abbiamo!
Vedi link post precedente.
Riguardo alla potenziale pericolosità di plutonio radiattivo sulla superficie di altri satelliti bisognerebbe sentire un esperto, ma credo che il rischio per futuri batteri è inesistente: al massimo non si svilupperanno colonie di batteri nei 2-3 metri intorno all'rtg, che comunque vedrà la sua radiattività decadere molto prima che la naturale (sempre che esista) evoluzione del ciclo biologico possa avere dei problemi.
Se un meteorite centra la sonda (evento improbabileissimo lo so) il plutonio se ne va nell’atmosfera!
P.S.: non sapevo che i due MER avessero un RTG a bordo, a cosa serve?
Che io sappia vanno a celle solari, meglio così, anche se con qualche problema!
Scusate se mi intrometto, sono tecnico di radiologia specializzato in Fsica Sanitaria, e cioè faccio controlli di strutture potenzialmente contaminate da radioattivi. Ho fatto questa premessa perchè pur non essendo laurato come molti di voi (e vi invidio, sono rimasto orfano a 14 anni e mia madre non ebbe i soldi per mandarmi all’università) comunque ho una certa esperienza lavorativa sul campo.
Vorrei sapare che quantità di radioattivi è contenuta a bordo dei generatori, sia da un punto di vista peso del radioattivo che dell’attivita del radioattivo stesso. Di conseguenza si può calcolare la radiattività residua per quanto riguarda la dose ricevuta da eventuali astronauti che mettessero piede a posteriori in luoghi dove i generatori sono rimasti. Inoltre con precisione qualcuno mi sa dire (o indicare dove posso trovare) il radioattivo come è stoccato nei generatori? Perchè solo sapendo come è stoccato si può capire se l’eventuale astronauta si può contaminare oppure no.
LA quantità è quella indicata nei post precedenti, nel caso di Mars 96 si tratta di circa 20 grammi. Per il tipo di stoccaggio mi sembra di ricordare dal libro di Lovell su Apollo 13 (a bordo c’era un RTG destinato a dare energia ad uno strumento da lasciare sulla Luna) che in quel caso il PLutonio 238 era stato “imballato” all’interno di un composto ceramico.
Ad ogni modo Lem, i tuoi dubbi sono legittimi, tuttavia come ha detto Buzz abbiamo posti sulla terra che sono stati esposti a vari gradi di contaminazione radiattiva che ora sono accessibili all’uomo: c’é l’esempio di Bikini, ma ancor di più le città di Hiroshima e Nagasaki, colpite da bombe primitive (e quindi se non sbaglio piuttosto “sporche”) eppure ancora popolate.
Pochi etti di materiale non possono avere un impatto sull’economia di un pianeta, per di più inadatto ad una forma di vita complessa.
Ok, scusate ho nel frattempo visto il link precedente di LEM su Wiki (e in contemporanea la risposta di Giulione), me lo studierò. Se comunque qualcuno ha domande e posso rispondere, ben volentieri!
Non conoscevo questo aspetto! Una diffusione così larga di radiosotopi! http://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_heater_units#External_links
La Cassini-Huygens contiene 82 RHU!!! Huygens altre 35 RHU per un totale di 4,6 kg Oltre all’RTG da 56 Kg ovviamente!
Capisco meglio la necessità del perchè usarli, ma il problema allora dal mio punto di vista è ancora più preoccupante.
Leggendo in giro per la rete, oltre che sulla relativa pagina di Wikipedia, anche io sono stato stupito di quanti incidenti che hanno coinvolto RTG ci siano gia’ stati.
Il piu’ celebre forse l’Apollo 13, dato che hanno dovuto far rientrare il LEM nell’atmosfera, che ne conteneva uno.
A me ha particolarmente colpito, in positivo, invece l’incidente del Nimbus-B-1… il cui RTG era talmente ben corrazzato che nonostante un incidente durante il lancio e’ stato recuperato intatto e addirittura riutilizzato in una missione successiva!!!
Ecco, questo mi sentirei di esigere. Che li corrazzino bene, a costo di aggiungere un po’ di peso. Per le relativamente poche missioni scientifiche verso i pianeti esterni penso che i rischi e gli impatti siano ben pochi, rispetto ad altre cose ben peggiori che facciamo per motivi molto piu’ futili e con volumi ben piu’ elevati.
Faccio una considerazione perche’ e’ interessante dal punto di vista tecnico, ma che da un altro punto di vista e’ un modo odioso di ragionare:
Difficilmente quegli RTG cadranno mai sull’Italia o qualunque altro punto nel “nord” del mondo.
Questo perche’ le traiettorie piu’ efficienti per un lancio verso un oggetto lontanto difficilmente hanno inclinazioni molto alte (ad esempio per Cassini lanciata dal KSC l’orbita aveva un’inclinazione di 28°, appunto la latitudine del KSC). Penso sia raro il contrario, forse per lanci verso oggetti con orbite molto lontane dall’eclittica tipo alcune comete o per traiettorie particolari.
Ovviamente il fatto che questi RTG e’ piu’ probabile che anche in caso di incidente cadano nella fascia equatoriale/tropicale non ci autorizza a fare gli zozzoni, anzi… e d’altronde i posti che rischiano di piu’ sono comunque quelli piu’ vicini al punto di lancio (quindi la Florida o la Guiana o quello che e’…).
Grazie Quasar, è proprio quello!
Mi ricordo che l’ho visto all’Università alla vigilia del lancio, quando di un 28.8 k a casa non se ne parlava nemmeno!
Era quello che dicevo nel secondo punto della mia risposta quando parlavo di RHU
Vorrei solo precisare un paio di cose rispetto ai messaggi sopra:
Nel caso di RTG e di RHU non si ha mai fissione. Lo stesso PU238 è materiale non fissile. Il riscaldamento è prodotto dal decadimento del plutonio stesso. Nel caso delle RHU (in cui si vuole calore) non c’è niente altro da aggiungere. Nel caso degli RTG si aggiunge in genere una termocoppia (e in alcuni casi uno stirling) per generare potenza elettrica dal calore.
Il PU238 è un isotopo molto particolare del plutonio, perchè appunto non è fissile, ma ha un tempo di dimezzamento estremamente basso (circa 80 anni se non sbaglio). Questo lo rende estremamente radioattivo (che è proprio quello che si vuole negli RTG/RHU), ma fa anche sì che il tempo per cui potenzialmente contamina il corpo celeste è relativamente basso (100 anni in tempi geologici è nulla…)
Quant’è il potenziale impatto su un pianeta di pochi grammi di plutonio che decadono in 100 anni? (e dico “potenziale impatto” perchè a meno di catastrofe durante il landing il plutonio è ben chiuso in una scatoletta di metallo che non fa uscire nessuna radiazione) Diventa quasi come preoccuparsi per LCROSS che sbattendo sulla Luna ne ha alterato lievemente l’orbita…
Per quel che riguarda il rischio al lancio, posso informarmi meglio. Però credo proprio che in fase di design ci siano dei particolari requisiti sulla robustezza del contenitore in caso di esplosione…
Mi sono letto il link di wiki inglese. In modo particolare riporto qui il paragrafo relativo a Apollo 13 per un paio di considerazioni:
The failure of the Apollo 13 mission in April 1970 meant that the Lunar Module reentered the atmosphere carrying an RTG and burnt up over Fiji. It carried a SNAP-27 RTG containing 44,500 curies (1,650 TBq) of plutonium dioxide which survived reentry into the Earth's atmosphere intact, as it was designed to do, the trajectory being arranged so that it would plunge into 6-9 kilometers of water in the Tonga trench in the Pacific Ocean. The absence of plutonium 238 contamination in atmospheric and seawater sampling confirmed the assumption that the cask is intact on the seabed. The cask is expected to contain the fuel for at least 10 half-lives (i.e. 870 years). The US Department of Energy has conducted seawater tests and determined that the graphite casing, which was designed to withstand reentry, is stable and no release of plutonium should occur. Subsequent investigations have found no increase in the natural background radiation in the area. The Apollo 13 accident represents an extreme scenario due to the high re-entry velocities of the craft returning from cislunar space. This accident has served to validate the design of later-generation RTGs as highly safe.
Come si può ben leggere, l’archittetura degli RTG è buona, se è riuscito a resistere a un reentry nell’atmosfera e a un tuffo nell’oceano che dura fino a tutt’oggi (praticamente 40 anni) senza rilascio di radiazioni vuol dire che le strutture di contenimento sono estremamente stagne.
Riguardo al problema contaminazione radioattiva in se per se il Pu238 è molto poco o per nulla pericoloso, in quanto per decadimento produce solo particelle alpha (il nucleo dell’elio, 2 neutroni e 2 protoni) e non radiazioni. Per fermare questa particella basta un foglio di carta sottile, infatti viene fermata dallo strato corneo esterno della pelle senza fare nessun danno interno. Quindi già la stessa tuta dell’astronauta evita di entrare in contatto con la particella. Il prodotto del decadimento del Plutonio 238 è l’Uranio 234, che produce anche lui una particella alpha, e il cui tempo di decadimento è di 245500 anni. Si può dedurre quindi che la pericolosità degli elementi costitutivi un RTG sia estremamente minima anche a RTG aperto (spaccato) per qualsiasi motivo.
La pericolosità diventa alta solo nel caso di ingestione o aspirazione di particelle del Plutonio. In tal caso il rilascio di particelle alpha a contatto con la mucosa interna polmonare e intestinale, non protetta da stati cornei, può provocare gravissimi danni. E’ tanto per capirsi ciò che è successo alla spia russa in Gran Bretagna (l’elemento radioattivo era diverso, era Polonio, ma il metodo di decadimento è il medesimo, particelle alpha). Consideriamo un eventuale contatto con un astronauta: l’astronauta sarebbe innanzi tutto protetto dalla tuta spaziale (che ferma le particelle alpha), potrebbe eventualmente “sporcarsi” di plutonio la tuta e gli stivali. Non so se sia prevista in un eventuale futuro una zona filtro tra esterno ed interno nerlla quale spolverare le tute, ma basterebbe già questa operazione per togliere completamente la pericolosità della polvere di Plutonio, ammesso che tale polvere riesca a formarsi. Infatti il plutonio ha una struttura chimica simile a quella del piombo, che tra l’altro è il risultato finale del decadimento (risultato che sarà raggiunto fra circa 350.000 anni…). Il piombo non si polverizza, piuttosto si sfoglia (nel senso che viene via a foglie).
Discorso ulteriormente diverso invece se il Plutonio viene portato su pianeti che hanno una atmosfera reattiva. Il plutonio è abbastanza sensibile alla presenza di ossigeno (viene maneggiato in camere stagne in atmosfera di azoto o argon) ed inoltre reagisce con l’umidità e gli acidi in maniera non violenta, ma rapida. In questo caso forma ossidi che al contrario del metallo puro (che è quello che sta dentro gli RTG) hanno la tendenza a polverizzarsi, con le complicanze che ho già esposto.
Concludendo e riassumendo:
in atmosfere non reattive (luna ad esempio) non ci sono pericoli anche nel caso in cui un meteorite prenda in pieno (comunque TT) un RTG;
in atmosfere reattive se il contenitore non è spaccato non ci sono comunque problemi, perchè il Pu238 non emette radiazioni, ma solo particelle che vengono fermate dallo stesso contenitore;
in atmosfere reattive se il contenitore è spaccato potrebbero esserci problemi per inalazione o ingestione dei prodotti chimici risultanti dalle reazioni alle quali va incontro il Plutonio stesso.
Grazie Vittorio!
Un bel post, pieno di dettagli e informazioni decisive per la discussione!
Il rischio maggiore quindi sarebbe quello dell’inalazione di un astronauta che opera su un pianeta con un’atmosfera reattiva (quindi qualcosa di simile alle zone contaminate dall’Uranio impoverito degli ex teatri di guerra), che per ora appare abbastanza improbabile…
) gli eventuali RTG o similari lasciati ad esempio su Marte, essendo un pericolo o rischio per gli esploratori con relativi rischi e costi.
domani mattina me la studio e vi so dire.
