Найти в Дзене
Space girl

Радиационные аварии с космическими аппаратами

Приветствую вас! В октябре 1997 года несколько экологических организаций выступили против запуска зонда «Кассини» к Сатурну. Протест был вызван наличием радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ) на борту зонда. Это устройство, вырабатывает электроэнергию за счёт тепла, выделяющегося при распаде плутония-238. Экологи опасались, что плутоний мог загрязнить значительную часть побережья Флориды в случае взрыва ракеты "Титан-4" во время запуска. Космическое агентство НАСА пришлось ответило на критику, напомнив всем, что РИТЭГи были разработаны с расчётом на взрыв ракеты, и что риска загрязнения нет. Но насколько это заявление было правдивым? На протяжении всей космической эры США запустили 32 космических аппарата, оснащённых РИТЭГами и РИТ — радиоизотопными нагревателями, в которых тепло используется не для выработки электроэнергии, а только для нагрева различных частей космических аппаратов. Тем временем, Советский Союз и Россия запустила шесть космических аппаратов оснащенным

Приветствую вас!

В октябре 1997 года несколько экологических организаций выступили против запуска зонда «Кассини» к Сатурну. Протест был вызван наличием радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ) на борту зонда. Это устройство, вырабатывает электроэнергию за счёт тепла, выделяющегося при распаде плутония-238. Экологи опасались, что плутоний мог загрязнить значительную часть побережья Флориды в случае взрыва ракеты "Титан-4" во время запуска. Космическое агентство НАСА пришлось ответило на критику, напомнив всем, что РИТЭГи были разработаны с расчётом на взрыв ракеты, и что риска загрязнения нет. Но насколько это заявление было правдивым?

На протяжении всей космической эры США запустили 32 космических аппарата, оснащённых РИТЭГами и РИТ — радиоизотопными нагревателями, в которых тепло используется не для выработки электроэнергии, а только для нагрева различных частей космических аппаратов. Тем временем, Советский Союз и Россия запустила шесть космических аппаратов оснащенными РИТЭГами и РИТ (СССР также запустил 34 космических аппарата оснащенных ядерными реакторами). Китай стал третьей страной, успешно запустившей миссии космических аппаратов с РИТЭГами на борту — лунные зонды "Чанъэ-3" и "Чанъэ-4" были оснащены генераторами российского производства.

Но не все запуски этих космических аппаратов были успешными.

Первая серьёзная авария космического аппарата с РИТЭГом на борту произошла 21 апреля 1965 года. Во время вывода на орбиту навигационного спутника "Транзит 5BN" у ракеты-носителя Thor-DSV2A произошел отказ разгонного блока. Спутник вышел на суборбитальную траекторию, а его РИТЭГ SNAP-9A разрушился в атмосфере Земли на высоте около 50 километров. Поскольку инцидент произошёл над океаном, и благодаря большой высоте, количество радиоактивных веществ достигших поверхности Земли было сравнительно небольшим. Тем не менее, было принято решение изменить конструкцию РИТЭГов, чтобы они могли выдержать взрыв ракеты-носителя или вход в атмосферу Земли.

Спутника "Транзит 5BN" имевший РИТЭГ SNAP-9A
Спутника "Транзит 5BN" имевший РИТЭГ SNAP-9A
 РИТЭГ SNAP-9A
РИТЭГ SNAP-9A

Четыре года спустя произошел еще один инцидент с ядерным источником космического аппарата. 18 мая 1968 года был запущен первый метеорологический спутник серии "Нимбус B" — "Нимбус B1", но ракета-носитель Thorad-SLV2G Agena-D отклонилась от своего курса всего через минуту после старта с авиабазы Ванденберг. Носитель был уничтожен наземными службами, чтобы предотвратить его падение в густонаселенном районе. Сам же спутник упал в океан.

Спутник серии "Нимбус B" с РИТЭГ SNAP-19
Спутник серии "Нимбус B" с РИТЭГ SNAP-19

"Нимбус B1" был оснащен двумя РИТЭГами SNAP-19B2 (SNAP - Systems for Nuclear Auxiliary Power - «Системы для вспомогательной атомной энергетики»). Оба генератора были спроектированы так, чтобы пережить подобную аварию; поэтому они не разрушились и упали в океан относительно неповрежденными.

РИТЭГ SNAP-19
РИТЭГ SNAP-19

Место, куда упали РИТЭГи имело небольшую глубину, поэтому НАСА приняло решение поднять их. Причина по которой было принято это решение заключалась в том, что агентство старалось избежать возможного загрязнения в случае, если соленая вода разъест корпус генератора. Но все же главная причина была чисто экономической - плутоний-238 был очень дорогим изотопом. Поиски были непростыми, и только через пять месяцев после запуска - 9 октября 1968 года, подводная лодка обнаружила два РИТЭГа.

Остатки РИТЭГов SNAP-19B2 спутника "Нимбус B" на дне Тихого океана.
Остатки РИТЭГов SNAP-19B2 спутника "Нимбус B" на дне Тихого океана.
Водолаз во время поисковых работ по поиску радиоизотопных генераторов спутника "Нимбус B"
Водолаз во время поисковых работ по поиску радиоизотопных генераторов спутника "Нимбус B"

Самое интересное в этой истории то, что гранулы с плутонием-238 аварийных генераторов были повторно использованы в РИТЭГах спутника "Нимбус B2" (другое название "Нимбус-3"), успешный старт которого состоялся 14 апреля 1969 года. Авария спутника "Нимбус B1", была первым случаем падения РИТЭГа в океан, но увы не последним.

В апреле 1970 года произошла авария командно-служебного модуля во время полета миссии "Аполлон-13". Астронавты Джеймс Ловелл, Джон Суайгерт и Фред Хейз, избежали гибели используя лунный модуль в качестве спасательной шлюпки. Сам же лунный модуль, после отстыковки от командного модуля, вошел в атмосферу Земли и разрушился. На его борту находился РИТЭГ SNAP-27, предназначенный для питания пакета научных приборов ALSEP. РИТЭГ вошел в атмосферу вместе с космическим аппаратом и в настоящее время находится где-то на дне южной части Тихого океана, недалеко от впадины Тонга на глубине более двух километров. О его текущем состоянии ничего не известно.

Астронавт миссии "Аполлон-12" Алан Бин извлекает топливный элемент РИТЭГа пакета научных приборов ALSEP
Астронавт миссии "Аполлон-12" Алан Бин извлекает топливный элемент РИТЭГа пакета научных приборов ALSEP

Другой похожий инцидент произошёл 16 ноября 1996 года, когда российская автоматическая межпланетная станция "Марс-96" разрушилась в атмосфере из-за отказа разгонного блока ракеты-носителя "Протон". Обломки упали на площади 320 х 80 километров, в акватории Тихого океана у берегов Чили и Боливии. Зонд "Марс-96 нес четыре небольших РИТЭГа работающих на плутонии-238, массой по полкилограмма каждый.

Зонд "Марс-96"
Зонд "Марс-96"
Мини РИТЭГ российского марсианского зонда "Марс-96"
Мини РИТЭГ российского марсианского зонда "Марс-96"

19 февраля 1969 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель "Протон" с первым образцом лунохода (Е-8 № 201). Ракета разрушилась на 51-й секунде полета, а её обломки упали в казахской степи. Луноход нёс на своем борту радиоизотопный генератор на основе полония-210. Радиоизотопный генератор В3-Р70-4, должен был согревать аппаратуру лунохода во время суровой лунной ночи. Период полураспада изотопа составлял 138 дней, поэтому спустя некоторое время уровень радиации в месте аварии пришел в норму.

Радиоизотопный генератор который был установлен на советских луноходах
Радиоизотопный генератор который был установлен на советских луноходах

В настоящее время восемь американских спутников оснащенных РИТЭГами все еще находятся на орбите Земли: спутник "Транзит-4A" запущенный 29 июня 1961 года, ставший первым спутником, оснащенным РИТЭГом (SNAP-3); "Транзит-4B"; "Транзит-5BN-1" и "5BN-2" (оба оснащены РИТЭГами SNAP-9A), "Нимбус-3" (оснащённый РИТЭГом SNAP-19) и спутник "Триад-1"; в 1976 году США также запустили два экспериментальных спутника LES-8 и LES-9, каждый из которых нёс два РИТЭГа MHW (аналогичные РИТЭГам космических зондов "Вояджер").

"Транзит 4A" стал первым спутником, оснащенным РИТЭГом. Спутник был запущен в июне 1961 года.
"Транзит 4A" стал первым спутником, оснащенным РИТЭГом. Спутник был запущен в июне 1961 года.
SNAP-3 — первый РИТЭГ, отправленный в космос
SNAP-3 — первый РИТЭГ, отправленный в космос

В 1965 году СССР запустил два навигационных спутника серии «Стрела-1» ("Космос-84" и "Космос-90"), оснащенные РИТЭГами "Орион-1" на полонии-210. Все эти спутники находятся на относительно высоких орбитах — более 700 километров, поэтому их возвращение в атмосферу Земли займет столетия (точная время будет зависеть от орбиты спутников и солнечной активности).

Как уже упоминалось выше, Советский Союз запустил 34 космических аппарата оснащенных ядерными реакторами. В период с 1970 по 1988 год было запущено 32 спутника УС-А, которые предназначались для обнаружения кораблей ВМС США. Каждый из спутников был оснащен реактором типа "Бук" (БЭС-5) с 30 килограммами урана-235. Кроме того, в 1987 году были запущены два экспериментальных космических аппарата "Плазма-А" с реакторами "Топаз-1" (ТУЭ-5 "Тополь"), каждый из которых нес по 11,5 килограмм обогащённого урана.

Спутники оснащенные реакторами "Бук" стали причиной трёх радиационных инцидентов при их неконтролируемом возвращении. Самой известной была авария космического аппарата "Космос 954", который упал на севере Канады в 1978 году, загрязнив при этом обширную территорию. Обломки космических аппаратов "Космос 556" и "Космос 1402" упали в океан. По этой причине последующие спутники "УС-А" и "Плазма-А" были оснащены механизмом для вывода реакторов на более высокую орбиту после окончания срока их службы.

Общая схема ядерной энергетической установки "Бук" (БЭС-5): 1 — реактор; 2 — трубопровод жидкометаллического контура; 3 — радиационная защита; 4 — компенсационный бак с жидким металлом; 5 — холодильник-излучатель; 6 — термоэлектрический генератор (ТЭГ); 7 — силовая рамная конструкция.
Общая схема ядерной энергетической установки "Бук" (БЭС-5): 1 — реактор; 2 — трубопровод жидкометаллического контура; 3 — радиационная защита; 4 — компенсационный бак с жидким металлом; 5 — холодильник-излучатель; 6 — термоэлектрический генератор (ТЭГ); 7 — силовая рамная конструкция.

Единственным ядерным реактором США, который был запущен в космос на борту спутника Snapshot стал реактор SNAP-10A, с 4,5 килограммами урана-235.

Американский ядерный реактор SNAP-10A
Американский ядерный реактор SNAP-10A

В настоящее же время на орбите Земли находятся 32 ядерных реактора. Но не стоит беспокоится - они не войдут в атмосферу Земли в течении ближайших столетий.

Ну а на сегодня у меня все. Спасибо за внимание!