Verhalten des thermoelektrischen Radioisotopgenerators beim Wiedereintritt

Das einzige, was "herunterregnet", wird ein größtenteils intaktes RTG oder intakte GPHS sein, in beiden Fällen ohne Freisetzung von PuO2. Sie sind so konzipiert, dass sie Startunfälle aufgrund der von Ihnen geäußerten offensichtlichen Bedenken überstehen. Die Regierung lässt Sie nicht einfach nukleares Material ohne umfangreiche Technik zur Bewältigung möglicher Unfälle abfeuern.

Aus dem EIS Mars 2020, 4.1.4.3. MMRTG-Reaktion auf Unfallumgebungen :

• Explosionsüberdruck und Fragmente: Flüssigtreibstoffexplosionen und daraus resultierende Fragmente werden voraussichtlich das MMRTG beschädigen, aber nicht zu einer Freisetzung von Plutoniumdioxid führen.

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• Wiedereintritt: Auswirkungen, die sich aus dem Wiedereintritt des MMRTG ergeben, hängen davon ab, wann und von wo aus der Wiedereintritt erfolgt.
  • Es wird vorhergesagt, dass die meisten suborbitalen Wiedereintritte aufgrund des Vorhandenseins der SV-Aeroshell für den Marseintritt zu einem intakten Aufprall des SV führen. Freisetzungen in diesen Fällen ähneln denen von SV-Einschlägen in der Nähe der Startrampe.
  • Es wird vorhergesagt, dass der Wiedereintritt von einem kreisförmigen Orbitalzerfall oder ein langfristiger Wiedereintritt zu einem Aufbrechen des SV und des MMRTG mit anschließender Freisetzung der GPHS-Module führen wird. (Dieses Aufbrechen des MMRTG und die Freisetzung der GPHS-Module ist beabsichtigt und darauf ausgelegt, die Freisetzung von PuO2 bei dieser Art von Unfall zu begrenzen.) Dies führt zu einer gewissen Erwärmung und Ablation der Oberfläche der GPHS-Module, aber nicht zu einem Versagen der Eindämmung oder in die Luft entlassen. Wenn diese getrennten Komponenten auf Land treffen, besteht die Möglichkeit einer Freisetzung aus dem GPHS-Modul, wenn der Aufprall auf Fels oder eine ähnlich harte Oberfläche erfolgt. Es ist keine Freisetzung durch Wassereinwirkung oder Bodeneinwirkung zu erwarten.

Ein hyperbolischer Wiedereintritt mit sehr hoher Geschwindigkeit könnte PuO2 aus einem GPHS freisetzen und in der Atmosphäre verteilen. Dies wird nicht als wünschenswertes Ergebnis angesehen, wie Ihre Frage impliziert. Es bestünde die Möglichkeit, dass die menschliche Bevölkerung der Erde durch das Einatmen der resultierenden Partikel durch Krebs zu Tode käme.

Dies musste für Cassini erledigt werden, die auf dem Weg zum Saturn mit 19 km/s an der Erde vorbeiflog. Es wurde viel Arbeit geleistet, um sicherzustellen, dass die Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten Wiedereintritts aufgrund jeglicher Ursache, einschließlich des Versagens von Raumfahrzeugen, geringer war als$10^{-6}$. Darüber hinaus musste das Projekt sachverständige, nicht anwaltliche Gutachtergremien (dh Personen, die sich nicht darum kümmerten, ob Ihr Projekt vorankam oder nicht) davon überzeugen, dass alles korrekt konstruiert und berechnet worden war.

Wahrscheinlich nie.

Laut Wikipedia hat PuO2 einen Schmelzpunkt von 3017 K , vergleichbar mit anderen Materialien, von denen nicht erwartet wird, dass sie beim Wiedereintritt verbrennen, wie Titanlegierungen (1900 K) und Siliziumkarbid (3103 K). Angesichts der Tatsache, dass ein gescheiterter interplanetarer Start wahrscheinlich auf einer sehr steilen Flugbahn herunterkommt, hätte er noch weniger Zeit zum Aufheizen als beim Wiedereintritt aus der Umlaufbahn und würde daher weniger wahrscheinlich verbrennen und nur extrem schnell auf dem Boden aufschlagen.

Denken Sie auch daran, dass ein Start in jeder Phase fehlschlagen kann, einschließlich Sekunden nach dem Start, wenn er überhaupt nicht sehr schnell gehen würde.

Wie Uwe in einem Kommentar betonte, würde das Hinterlassen einer Spur von Plutoniumdampf in der Atmosphäre wahrscheinlich nicht als "keine Probleme verursachend" angesehen werden, also lautet die Antwort in diesem Sinne definitiv nie.

Jede der Apollo-Missionen trug ein RTG in der Mondlandefähre, das auf dem Mond zurückgelassen werden sollte, um wissenschaftliche Instrumente mit Strom zu versorgen. Das Mondmodul von Apollo 13 kehrte jedoch als „Rettungsboot“ für die Besatzung zur Erde zurück und sollte mit dem RTG wieder in die Erdatmosphäre eintreten. Obwohl das RTG aus der Apollo-Ära als "unzerstörbar" konzipiert war, bestand die Atomic Energy Commission darauf, dass das LM auf den entlegensten Ort der Erde gerichtet werden sollte:

Also haben wir den Landepunkt ein wenig verschoben … um das RTG in den tiefsten Teil des Pazifiks zu bringen, den wir finden konnten“, sagt Bostick. Was von der Aquarius nach ihrem Abstieg durch die Erdatmosphäre übrig blieb, würde ihre Ruhestätte etwa 10 Kilometer unter den Wellen im Tonga-Graben finden . Letztendlich wurde trotz einer Hubschrauberuntersuchung des Gebiets nie freigesetzte Radioaktivität festgestellt.

https://spectrum.ieee.org/tech-history/space-age/apollo-13-we-have-a-solution-part-3

Das RTG-Design hat sich in den letzten 50 Jahren verbessert, sodass die Wahrscheinlichkeit einer Katastrophe noch geringer ist. Trotzdem versuchen wir, eine solche Möglichkeit so weit wie möglich zu vermeiden.

Plutonium-238, das typische Material, das in RTGs verwendet wird, ist ein Alpha-Strahler mit relativ geringen Gamma- und Beta-Emissionen. Alphastrahlung wird durch ein paar Zentimeter Luft, abgestorbene Hautzellen, Kleidung und andere dünne Materialien blockiert. Sie können ein Stück Plutonium-238 in der Hand halten und ohne wirkliches Strahlungsrisiko (wie @MarkAdler betonte, möchten Sie, dass ein Ofenhandschuh Sie vor der Hitze schützt). Die große Gefahr von Plutonium geht von Partikeln aus, da sie eingeatmet oder verschluckt werden können und in direkten Kontakt mit ungeschütztem Gewebe kommen. Plutonium kann vom Körper aufgenommen werden, wo es sehr lange in Ihrer Leber und Ihren Knochen verweilt. Es ist auch ein giftiges Schwermetall.

Das Verbrennen ist also das absolute Worst-Case-Szenario , das einzige, was Sie mit diesem Material niemals passieren lassen möchten. Im Vergleich dazu ist es in Ordnung, große Brocken zu regnen, Sie heben sie einfach auf und schmelzen sie zu einem neuen RTG.