เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคมที่ผ่านมา ภาพข่าวยานนิวเฮอไรซอนส์เข้าเฉียดดาวพลูโตได้ปรากฏต่อสายตาของผู้คนทั่วโลก สร้างความยินดีให้แก่นักวิทยาศาสตร์และผู้สนใจเรื่องราวของอวกาศเป็นอย่างมาก
ในขณะเดียวกันนักวิทยาศาสตร์อีกกลุ่มหนึ่งเฝ้ามองภารกิจนี้ด้วยความกังวลพร้อมกับตั้งคำถามในใจว่า หรือนี่จะเป็นวาระสุดท้ายของการสำรวจอวกาศ?
ยานอวกาศทุกลำต้องใช้พลังงานไฟฟ้ายานอวกาศที่ปฏิบัติภารกิจไม่ไกลนักสร้างกระแสไฟฟ้าจากแผงเซลสุริยะที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า แต่สำหรับยานที่เดินทางไกลอย่างนิวเฮอไรซอนส์อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์เกินกว่าจะใช้แสงอาทิตย์ จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานอีกแบบหนึ่ง นั่นคือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังความร้อนจากไอโซโทปกัมมันตรังสี หรือ อาร์ทีจี (RTGs--radioisotope thermoelectric generator)
อย่างที่ชื่อบ่งบอกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดนี้ สร้างกระแสไฟฟ้าขึ้นจากความร้อน และแหล่งความร้อนนั้นคือสารกัมมันตรังสี
ในกรณีของนิวเฮอไรซอนส์สารกัมมันตรังสีนี้คือพลูโตเนียม-238 ยานอวกาศลำอื่นเช่น แคสซีนี วอยเอเจอร์ รถมารส์คิวรีโอซิตี ก็ใช้สารนี้เป็นแหล่งความร้อนเช่นเดียวกัน
แต่ปัญหาคือพลูโตเนียม-238 เป็นวัสดุที่มีอย่างจำกัด และขณะนี้ก็กำลังร่อยหรอลงทุกที ซึ่งส่งผลถึงการสำรวจอวกาศในอนาคต
ในสหรัฐอเมริกาปัญหานี้ยังไม่ถึงกับวิกฤต ประเทศนี้ยังมีแหล่งพลังงานชนิดนี้มากพอจะป้อนให้แก่โครงการอวกาศตลอดทศวรรษหน้า แต่ในยุโรปสถานการณ์แย่กว่า ไม่เพียงแต่พลูโตเนียม-238 จะเริ่มขาดแคลนเท่านั้น แม้แต่เนปทูเนียม-237 ซึ่งเป็นสารที่จำเป็นในกระบวนการสังเคราะห์พลูโตเนียม-238 และโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในการผลิตสารให้ความร้อนชนิดนี้ก็ไม่มีอีกด้วย
อย่างไรก็ตามทางออกยังคงมีอยู่ เครื่องอาร์ทีจีไม่ได้ผูกขาดเฉพาะพลูโตเนียม-238 เพียงอย่างดียว สารไอโซโทปกัมมันตรังสีชนิดใดที่ให้ความร้อนได้เพียงพอและไม่สลายตัวเร็วเกินไปก็นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องนี้ได้ทั้งนั้น ตัวเลือกที่ดีที่สุดที่เป็นไปได้ในตอนนี้คือ อะเมริเซียม-241
อะเมริเซียมเป็นธาตุที่ชื่อไม่คุ้นหูคนทั่วไป เช่นเดียวกับเนปทูเนียม ความจริงบ้านของหลายคนก็มีธาตุชนิดนี้อยู่ เพราะเป็นส่วนสำคัญในเครื่องตรวจจับควัน นอกจากนี้ยังพบได้ในกากนิวเคลียร์ที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ดังนั้นจึงเป็นสารที่มีอยู่เป็นจำนวนมากซ้ำยังไม่เป็นที่ต้องการ เฉพาะในยุโรปก็มีสารชนิดนี้อยู่หลายตัน อะเมริเซียมจึงเป็นทางเลือกของสารให้ความร้อนราคาถูกในอนาคต
ในด้านประสิทธิภาพอะเมริเซียมยังด้อยกว่าพลูโตเนียม พลูโตเนียม-238 มีความจุความร้อนสูงมาก นิวเฮอไรซอนส์ใช้พลูโตเนียมออกไซด์เพียง 11 กิโลกรัม ก็เพียงพอสำหรับการกำเนิดพลังงาน 200 วัตต์สำหรับภารกิจของยานแล้ว หากนำอะเมริเซียม-241 ไปเป็นเชื้อเพลิงให้แก่ยานนิวเฮอไรซอนส์ จะต้องใช้สารกัมมันตรังสีชนิดนี้มากถึง 40 กิโลกรัมจึงจะให้พลังงานในระดับเดียวกันได้ ความแตกต่างนี้เกิดจากการที่อะเมริเซียมมีครึ่งชีวิต 432 ปี เทียบกับพลูโตเนียมซึ่งมีครึ่งชีวิต 88 ปี
อัตราสลายตัวที่ช้าของอะเมริเซียมอาจถือว่าเป็นข้อได้เปรียบเพราะนั่นหมายความว่ามีอายุการใช้งานนานกว่าเครื่องอาร์ทีจีที่ใช้พลูโตเนียมเป็นสารให้ความร้อน
ระยะเวลาครึ่งชีวิต88 ปีของพลูโตเนียมอาจฟังดูเหมือนกับยาวนานเหลือเฟือ แต่ความจริงถือว่าค่อนข้างน้อยและสร้างปัญหาแก่การสำรวจอวกาศระยะไกล ยกตัวอย่างเช่นยานวอยเอเจอร์ 1 และ 2 ขณะที่ยานสองลำนี้ออกเดินทางจากโลกไปเมื่อปี 2520 เครื่องอาร์ทีจีของยานให้กำเนิดไฟฟ้าได้กว่า 400 วัตต์ แต่จนถึงปัจจุบัน หลังจากผ่านไป 38 ปี กำลังการผลิตไฟฟ้าของเครื่องดังกล่าวลดลงไปเหลือประมาณ 250 วัตต์ และคาดว่าเมื่อถึงปี 2568 กำลังก็จะต่ำลงจนยานปฏิบัติหน้าที่ต่อไปไม่ได้อีก
"นิวเฮอไรซอนส์ก็จะต้องเผชิญกับชะตากรรมนี้เช่นเดียวกัน"อลัน สเติร์น นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันวิจัยเซาท์เวสต์ในโบลเดอร์ โคโลราโด หัวหน้าผู้สอบสวนของภารกิจกล่าว เพราะพลังงานบนยานลำนี้จะมีพอใช้ไปอีกเพียงสิบกว่าปีเท่านั้น
น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจากปริมาณที่มากกว่าของอะเมริเซียมที่ต้องใช้ก็ไม่ถือว่ามากจนเป็นหายนะของภารกิจเสียทีเดียวเช่นในกรณีของนิวเฮอไรซอนส์ น้ำหนักของเครื่องอาร์ทีจีคิดเป็น 2.3 เปอร์เซ็นต์ของทั้งลำเท่านั้น หากจะเปลี่ยนสารให้ความร้อนมาเป็นอะเมริเซียมก็ไม่ได้ทำให้นำหนักรวมของยานเปลี่ยนไปมากนัก
ด้วยเหตุนี้สารชนิดนี้น่าจะมาเป็นสารให้ความร้อนทางเลือกสำหรับยานอวกาศในอนาคตคาดว่ายานลำแรกที่ใช้อะเมริเซียมจะพร้อมเข้าประจำการในอวกาศในทศวรรษหน้า
ในขณะเดียวกัน
ยานอวกาศทุกลำต้องใช้พลังงานไฟฟ้า
อย่างที่ชื่อบ่งบอก
ในกรณีของนิวเฮอไรซอนส์
แต่ปัญหาคือ
ในสหรัฐอเมริกา
อย่างไรก็ตาม
อะเมริเซียม
ในด้านประสิทธิภาพ
อัตราสลายตัวที่ช้าของอะเมริเซียมอาจถือว่าเป็นข้อได้เปรียบ
ระยะเวลาครึ่งชีวิต
"นิวเฮอไรซอนส์ก็จะต้องเผชิญกับชะตากรรมนี้เช่นเดียวกัน"
น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจากปริมาณที่มากกว่าของอะเมริเซียมที่ต้องใช้ก็ไม่ถือว่ามากจนเป็นหายนะของภารกิจเสียทีเดียว
ด้วยเหตุนี้สารชนิดนี้น่าจะมาเป็นสารให้ความร้อนทางเลือกสำหรับยานอวกาศในอนาคต