pu-238发光，alpha辐射的热量
太阳系外围是一个黑暗和孤独的地方——太阳能滴与太阳距离的平方反比所以一艘宇宙飞船在绕木星(5.5倍太阳离地球)收到只有约3%的太阳能一个地球轨道。太阳能电池板在为远在火星的宇宙飞船提供动力方面做得很好，但任何被送到太阳系外围的东西都需要找到其他的动力来源。对于大多数航天器来说，这意味着使用钚——特别是同位素Pu-238。根据一些人的说法最近的报道ReportsReports，我们可能会耗尽这种特殊的钚风味。由于我们不能在太阳能电源和电池上访问外太阳系统，并且如果我们想经过小行星带，我们必须与放射性同位素热电发电机（RTG）或反应器一起去核。一种nd according to a NASA scientist (quoted in the story linked to above) we are running out of Pu-238 – if we don’t take steps to either replenish our stocks or to develop an alternative then our deep space exploration might grind to a halt. But before getting into that, let’s take a quick look at why Pu-238 is such a good power source.
和其他元素一样，钚也有许多同位素——钚-239是一种可以很好地裂变用于核武器的同位素，而稍重一点的钚(钚-240)也可以很好地裂变。这些较重的钚同位素都是在核反应堆中产生的，当U-238捕获一个或两个中子时——任何正在运行的反应堆都会产生它们，而且，裂变这些钚同位素会在任何核反应堆中产生大量的能量。Pu-238也是在反应堆中生产的，但通过一个稍微复杂的途径。最重要的是，反应堆会产生可用数量的钚——无论是可裂变的还是不可裂变的。
pu - 238有价值的是,它很好地衰变,产生大量的能量衰减时,它有一个足够长的半衰期(仅略低于88年)持续了几十年,它发出一个高能粒子(对于那些有兴趣,阿尔法能源超过5.5兆电子伏)。
让我们来看看这是如何变成能源的。Plutonium-238的半衰期为87.7岁，衰减常数（普及腐烂一年的PU-238原子分数的衡量标准）0.0079。为了有点令人讨厌，如果我们可以计算KG的PU-238中的原子数，那么我们可以通过衰减常数乘以原子数来弄清楚在给定的时间段内将发生多少衰减。kg的pu-238有大约2.5×1023.原子 - 通过衰减常数乘以这一点，我们发现应该有大约2×1022.原子每年都在衰变;一年有关于3.1×107.所以衰变速率大约是6.4×1014.原子每一秒。并且由于每个衰变与它携带约5.5百万电子伏特（MeV）的注入，1公斤钚-238产生3.5×1015.每秒mev。做一些单位转换使我们每秒大约550焦耳的能量产生 - 一个J / SEC是1瓦，所以每公斤PU-238生产550瓦的力量。一个5-kg RTG（就像那个推动的那个好奇罗孚在火星上）将推出近3千瓦的火力。这足以热量，足够大的PU-238将发光炽热;捕获的是，它可以转化为电力，为航天器供电 - 从热量到电能的转换效率为5％，这10公斤PU将产生约150瓦的电力。将热量变为电力的更有效的方式，但它们都有其局限性或者是未经证实的技术。
这就是Pu-238的半衰期开始发挥作用的地方——50%的Pu-238需要87.7年的时间(电力生产下降一半)，因此电力在一年内只会下降约0.8%。Pu-238的半衰期很短，足以产生剧烈的衰变速度——足以产生运行宇宙飞船所需的能量——但也足够长，可以持续几十年到达冥王星(宇宙飞船的目的地)新视野或在木星和土星的轨道上逗留(一个拉伽利略和卡西尼号)．没有Pu-238驱动的rtg，我们就无法探索小行星带以外的地方。这就是为什么我们的核素储备可能耗尽让亚当斯感到恐慌的原因。据亚当斯说，美国宇航局已经推迟或取消了一些计划中的外太阳系任务，包括研究木卫二的任务，木卫二的海洋被认为是地球以外生命的主要候选者。美国能源部估计，每年2000万美元或更少的支出将足以满足NASA的Pu-238需求，但这一数额尚未实现。
太空计划备受争议，半个世纪以来一直备受争议。一些人谴责阿波罗计划的花费，尽管它让我们人类在另一个世界迈出了第一步。航天飞机项目也因多种原因受到抨击，国际空间站也是如此。无人驾驶项目也受到了批评。大多数批评的共同线索都是关于钱的问题——问我们为什么要花数十亿美元去做一些对地球上的人没有任何实际好处的事情。提出这种观点的人是那些不愿每年花费(或浪费，用他们的话说)数千万美元来为宇宙飞船提供动力的人。宇宙飞船可以帮助我们更多地了解我们的宇宙邻居。
经济论证很难反驳经济理由 - 没有否认土星戒指或泰坦碳氢化合物海洋的特写照片并没有在家里喂食一名饥饿的人。就此而言，即使在火星（或Europa）上也不会发现生命不会在地球上喂饥饿。But there has got to be more to life than simple economics – if not then there would be no need for art, for music, for sports, or for any of the other things we do when we’re not working, eating, sleeping, or attending to personal hygiene.
讨论“纯粹”科学的相对优点超出了这篇文章的范围（虽然我确实讨论了它之前的帖子在这个博客中）。但我认为值得注意的是，公众对Voyager探测器，伽利略任务和Cassini Craft的漏洞进行了真正的兴趣 - 更不用说马斯，金星和其他地方的任务。I’d like to think that the deep space program is worth another few tens of millions of dollars a year for the entertainment value alone – especially given the vast sums that are spent on movies and TV shows that are watched by fewer people and that provide little in the way of enlightenment or uplifted spirits.
另一点值得考虑的是，美国宇航局的外太阳系任务是数十亿美元的任务，而钚的成本只是这个数额的一小部分。虽然NASA的项目不是美国经济的主要组成部分，但它在美国各地雇佣了很多人来设计和制造机器和将它们发射到太空的火箭，更不用说在数据到达地球后收集和分析数据的每个人了。我们的深空能力和那些维持它运行的人可能会因为缺少数千万美元的钚而陷于停顿，这是一个耻辱。随着太空计划而来的一切都失去了——新知识的涌入、酷炫的照片，以及我们能够将一艘正在工作的宇宙飞船送到如此远的地方并使它持续工作这么长时间而产生的自豪感，考虑到我们在宇宙中的位置(即使只是很短的时间)而产生的惊奇感——因为缺少一点钚而失去它将是一种犯罪。
帖子休斯顿，我们需要一些钚出现在ScienceWonk， FAS的博客，征求嘉宾专家和领导的意见。
