Když se dívám na Slunce, nevidím teplou životodárnou kouli, která vyživuje všechny živé tvory zde na Zemi. Ne, vidím tu ohnivou kouli jako kosmický kompaktor odpadu. Místo, kam můžu vysypat všechny domácí odpadky, abych udělal místo pro nové impulzní nákupy.
Chci říct, že Slunce je přímo tam a nedělá nic správně? Je žhavější než kterákoli spalovna odpadků a je to gravitační studna v srdci Sluneční soustavy. Pořiďte mi raketu, odstřelíme ten odpad do zapomnění.
Dobře, mám podezření, že to bude drahé, takže začněme tím nejhorším odpadkem na Zemi: jaderným odpadem. Víte, vedlejší produkt jaderných reaktorů, které vyrábějí elektřinu pro mnoho částí světa. Tato látka je vysoce toxická a bude existovat stovky tisíc let.
Je také docela hustá, možná má smysl dostat to ze Země na Slunce? Pojďme si spočítat čísla.
Jaderný odpad nebo radioaktivní odpad je samozřejmě jakýkoli zbytkový materiál, který má ještě radioaktivitu. Z velké části to získáváme jako zbytkový materiál z jaderných reaktorů, ale také je generován nemocnicemi a výrobou jaderných zbraní. Máme zbytky jaderného odpadu z těžby uranu, zpracování radia a různých civilních a vojenských výzkumných projektů.
Uvnitř této geometrie je zdemolovaný uranový mlýn a jeho radioaktivní hlušina. Kredit: Ministerstvo energetiky USA
Například, když těžíte uran ze země, získáte zbytky radia a radioaktivní horniny, půdu a dokonce i vodu. Když poháníte jaderný reaktor, tyče vyhořelého paliva jsou stále vysoce radioaktivní a nebezpečné. Jen ve Spojených státech existují stovky různých míst, která jsou silně kontaminována, přes tisíce akrů.
Podle Světové jaderné asociace vyprodukují země OPEC každý rok 300 milionů tun toxického odpadu. Mluvíme o jedovatých chemikáliích, lékařském odpadu, uhelném prachu. Opravdu cokoli, co nechcete mít ve svém okolí nebo uvnitř sebe.
Abychom vám dali představu o měřítku, je to kostka toxických jedů téměř kilometr stranou, za předpokladu, že látka je o něco hustší než voda.
Z toho se na celé planetě ročně vyprodukuje pouze 97 000 tun jaderného odpadu. Jedná se o radioaktivní odpady všeho druhu. To je pouze 0,03 % veškerého toxického odpadu.
Ale pro účely našich výpočtů se zaměřím na nejtoxičtější a nejradioaktivnější materiál, se kterým máme co do činění: vysoce aktivní odpad produkovaný jadernými reaktory. Nyní mluvíme pouze o 12 000 tunách ročně, neboli 12 % jaderného odpadu, který se každý rok objeví na naší planetě.
Nyní se podívejme na náklady na spuštění. Většina raketových společností vám bude účtovat 10 000 až 20 000 USD za kilogram za vystřelení nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země. Nejlepší nabídkou na trhu je právě SpaceX s cenou kolem 4 000 USD za kilogram. A pokud letos začnou létat Falcon Heavy, mohlo by to snížit cenu na přibližně 2 500 dolarů za kilogram.
Pokud vše, co jsme chtěli udělat, bylo vyhodit všechen tento odpad na nízkou oběžnou dráhu Země, výpočty jsou docela jednoduché. 12 000 tun je 12 milionů kilogramů. Vynásobte to 2 500 $ za kilogram a dostanete 30 miliard dolarů. Sledujete 240 startů Falcon Heavy ročně. Téměř každý den start s nákladem vysoce aktivního jaderného odpadu. Sejde z očí, sejde z mysli.
Raketa SpaceX Falcon Heavy připravená ke startu z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě v tomto aktualizovaném uměleckém konceptu. Kredit: SpaceX
To je hodně peněz, ale teoreticky by si to svět mohl dovolit, kdyby chtěl přestat s válkou nebo tak něco. Pokud by chtěli odstřelit veškerý jaderný odpad, bylo by to spíše 250 miliard. Znovu. Nepochopitelné množství peněz, ale stále v rámci možností, za předpokladu, že SpaceX vypustí Falcon Heavy, zvedne náklad jaderného odpadu 50 tun najednou.
Ale tohle je nízká oběžná dráha Země a my tam nechceme jít. Cokoli v LEO stále zažívá tření ze zemské atmosféry a nakonec se to vrátí zpět na Zemi. Představte si pravidelné meteorické roje vysoce radioaktivního plutonia. To by bylo špatné.
Bylo by bezpečnější vypustit tyto věci na geostacionární dráhu, odkud vysílají televizní satelity. Dá se očekávat, že materiál na této oběžné dráze bude viset po dlouhou dobu.
Díváte se na dvojnásobnou cenu, než když se dostanete do GEO, tak pokračujte a zdvojnásobte své náklady, abyste tyto věci bezpečně dostali do vesmíru. 60 miliard dolarů na vysoce aktivní odpad. 500 miliard na veškerý jaderný odpad.
Jsem si jistý, že SpaceX vám dá množstevní slevu. A mohou existovat chytřejší oběžné dráhy, kde se odpad úplně rozpadl na něco bezpečnějšího, než znovu vstoupí do zemské atmosféry. Co říkám je, že by mohlo dojít k nějaké úspoře nákladů.
Řekněme, že jsme provedli všechna tato čísla a náklady stále stojí za to. Ale tady je problém, rakety pravidelně selhávají. Explodují na odpalovací rampě nebo na cestě na oběžnou dráhu. Jedna špatná exploze by mohla rozprášit vysoce toxické plutonium přes obrovský pás planety.
Raketa SpaceX Falcon 9 chvíli po katastrofální explozi zničí raketu a náklad izraelského satelitu Amos-6 na startovací rampě 40 na Cape Canaveral Air Force Station, FL, 1. září 2016. Kredit: USLaunchReport
Pro jednu raketu je to docela nízké riziko. Rakety jsou spolehlivé na 95 %, což znamená, že 1 z 20 nějak selže. Pokud odpalujete pouze 240 raket, díváte se na 12 selhání, z nichž některé budou detonace na odpalovací rampě nebo exploze ve vysoké výšce. Při tomto tempu máme zaručeno, že bude vždy zataženo s možností deště plutonia někde na Zemi.
Pokud vás znervózňuje tisíce tun jaderného odpadu visícího nad vaší hlavou, pak budete chtít slyšet o dalších trvalých možnostech. Vrážíme ty věci do Slunce.
Ukázalo se, že vystřelit to do Slunce je mnohem mnohem dražší. Zde je důvod: Mysleli byste si, že pouhé odpálení odpadu do vesmíru znamená, že spadne do Slunce, ale váš odpad stále obíhá kolem Slunce rychlostí Země – 30 m/s do stran.
K tomu, aby skutečně spadl do Slunce, musíte zrušit oběžnou rychlost. Jinými slovy, musíte dát své raketě rychlost asi 31,7 m/s, aby se zohlednil odpor atmosféry Země, a pak orbitální rychlost zrušit.
Kosmická loď NASA New Horizons potřebovala k dosažení Pluta 16,1 m/s, takže mluvíte o dvojnásobné rychlosti.
Abychom byli spravedliví, New Horizons a další kosmické lodě používají gravitační praky k ukradení rychlosti Jupiteru a dalším planetám, takže je možné, že budete moci provést nějakou komplikovanou trajektorii protažením různých planet, abyste dosáhli požadované změny rychlosti. Nepočítal jsem to, ale předpokládejme, že by mohlo dojít k úsporám.
Pokud tento pohyb nezrušíte, váš jaderný odpad bude navždy obíhat kolem Slunce jako asteroid odpadu.
Existuje další cesta, kterou se můžete vydat. Místo toho, abyste se pokoušeli spadnout do Slunce, létáte směrem ven, dokud téměř neuniknete přitažlivosti Slunce. Kde moment hybnosti, ten pohyb do stran, je téměř nulový. Zrušte to malým tahem a pak nechte gravitaci Slunce, aby váš odpad stáhla zpět do záhuby.
Bude to trvat stovky nebo dokonce tisíce let, ale dojde k úsporám nákladů. Pak stačí získat rychlost asi 16,5 m/s.
Falcon Heavy, jakmile bude uveden do provozu, bude nejvýkonnější raketou na světě. Kredit: SpaceX
Rakety musí nést větší část svého užitečného zatížení jako palivo, pokud chtějí získat vyšší rychlosti. Falcon Heavy může vynést více než 54 tun na nízkou oběžnou dráhu Země, ale pouze 2,9 tuny na Pluto.
Jinými slovy, při použití nejúčinnější trajektorie byste stále potřebovali asi 20krát více raket, abyste vystřelili palivo do Slunce. Jinými slovy, vynásobte své náklady faktorem 20.
1,2 bilionu dolarů na vypuštění vysoce aktivního odpadu do Slunce po trajektorii, která trvá dlouho a dlouho.
Pointa je, že vystřelit náš jaderný odpad do vesmíru, do Slunce, je prostě příliš drahé – o několik řádů. Nemluvě o neuvěřitelně nebezpečném pro nevyhnutelné selhání raket, které problém ještě zhorší.
Ne, musíme se naučit, jak recyklovat jaderný odpad, aby byl méně toxický. Musíme být ochotni vynaložit prostředky na řádné vyčištění kontaminovaných míst a musíme pečlivě zvážit dlouhodobé důsledky toho, jak vyrábíme energii. Nejen s jadernou energií, ale s jakoukoli znečišťující formou výroby energie.
Ale víte, jaký nápad se mi líbí ještě víc? Souhlasím s Jeffem Bezosem, když říká, že nakonec budeme chtít přesunout veškerý těžký průmysl a výrobu ze Země do vesmíru.
Mohli bychom přesunout naši výrobu mimo planetu, abychom snížili environmentální rizika. NASA / Denise Watt
Namísto čištění odpadů z našeho životního prostředí je pojďme těžit, zušlechťovat a vyrábět ve vesmíru. Pak můžeme poslat produkty zpět na Zemi a přeskočit většinu znečištění.
Teď jsem udělal čísla, co myslíte? Stále stojí za to vypustit jaderný odpad do vesmíru? Dejte mi vědět své myšlenky v komentářích.
Podcast (audio): Stažení (Trvání: 9:48 – 4,1 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS
Podcast (video): Stažení (Trvání: 9:51 – 127,2 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS