Cassini is geen kernbom; Brandstof van Titanraket is niet minder gevaarlijk

DE CASSINI-HUYGENS-sonde is op weg. Niet naar zijn uiteindelijke doel Saturnus en zijn maantje Titan, maar juist dieper het zonnestelsel in. Binnen twee jaar scheert de sonde weer opnieuw langs de aarde voor de definitieve reis naar het einddoel. Tegenstanders van de lancering van de Cassini, met 33 kilo plutonium aan boord, wijzen erop dat als deze 'gravity assist swingby' mislukt, er duizenden slachtoffers kunnen vallen.

Het plutonium in de Cassini zit daar niet als de lading van een kernbom die op elk willekeurig moment kan exploderen. De gekozen plutoniumsoort, de isotoop 238, is nauwelijks splijtbaar. Het plutonium dient ook niet de voortstuwing van de Cassini. Die vliegt grotendeels zonder aandrijving en voert alleen af en toe een koerscorrectie uit met conventionele raketbrandstof. Het plutonium zit als plutoniumdioxide (PuO) in drie gasdicht gesloten kisten, de zogeheten RTG's (radioisotope thermoelectric generators), waar het niet anders doet dan spontaan vervallen onder uitzending van voornamelijk alfastraling. Daarbij wordt het materiaal zo gloeiend heet dat het een flinke elektrische spanning kan opwekken in een thermokoppel. Op die spanning werken de wetenschappelijke instrumenten. Bij het vertrek leverden de RTG's een vermogen van 885 watt, over elf jaar is daar nog 663 watt van over.

Zonnepanelen schieten - vooralsnog - tekort op grote afstand van de zon. De RTG's zonder bewegende delen, zijn een betrouwbaar zij het peperduur alternatief. Eerder werden ze toegepast in de Ulysses en de Galileo, de laatste had zelfs al twee RTG's (22 kilo plutonium in totaal) aan boord. Vóór er een beperking kwam op plutoniumgebruik in de ruimte hadden ook veel gewone aardsatellieten plutonium aan boord. Van Russische zijde zijn wel complete kernreactoren meegegeven aan spionagesatellieten.

Nooit eerder ging er zoveel plutonium met een ruimtesonde mee als met de Cassini en zeker is dat alfastralers als Pu-238 en Pu-239 (het beruchte, wèl splijtbare plutonium van kernbommen) extreem gevaarlijk zijn. Daarbij geeft Pu-238, met een halfwaardetijd van 86 jaar, per gram nog eens 280 keer zoveel alfastraling af als Pu-239 (halfwaardetijd 24.110 jaar). Weliswaar wordt alfastraling al door een vel dik papier, en dus ook de huid of de wand van de RTG, tegengehouden maar bij inademing van alfastralers bestaat een formidabel risico op longkanker.

NASA claimt dat het plutonium in de RTG's voldoende is beschermd. Elke RTG bevat 72 plutonium-bolletjes als marsh mallows zo groot. De pellets zijn alle omgeven door hittevast iridium en ondergebracht in 18 grafietblokken, elk met vier marsh mallows. Vooral aan het feit dat het plutonium in de vorm van het keramische dioxide (onbrandbaar, hoog smeltpunt) wordt gebruikt ontleent NASA het vertrouwen dat geen omvangrijke fall out zal ontstaan als de beoogde swingby in 1999 onbedoeld in een 're-entry' overgaat en de Cassini als een meteoor verbrandt.

PASSEERAFSTAND

Het risico van een re-entry zou sowieso heel klein zijn. De passeerafstand is onder druk van de publieke verontrusting opgevoerd van 500 tot 800 kilometer. (De Galileo met zijn twee RTG's passeerde in december 1992 op 300 kilometer hoogte. Dat is zo laag dat merkbaar luchtweerstand moet zijn opgetreden.) De kans dat meer dan een paar kilometer van het beoogde passeertraject wordt afgeweken acht NASA verwaarloosbaar. Daar kan tegenin worden gebracht dat dit soort kansberekeningen voornamelijk steunt op ervaringen die in het verleden zijn opgedaan. En zóveel ervaring is er niet met swingbys.

Mocht tòch een re-entry optreden, dan zal het voor de publieke verontwaardiging veel uitmaken of de Cassini geheel - en hoog in de atmosfeer -verbrandt of slechts gedeeltelijk. In het eerste geval kan de plutonium-inhoud over zo'n groot oppervlak worden verspeid dat de kankergevallen die erdoor worden opgewekt nooit zullen opvallen tussen de kankers die toch al ontstaan. (Ongeveer 35 procent van de mensen ontwikkelt vroeg of laat kanker.) Dan zou het voor NASA, trouwens ook letterlijk, met een sisser aflopen. Klapt de Cassini half verbrand terug, dan kunnen lokaal zoveel extra kankergevallen ontstaan dat de ruimtevaartorganisatie in grote moeilijkheden komt.

Daar staat tegenover dat de veilige omgang met alfastralers redelijk onder de knie is, zoals blijken mag uit het feit dat een alfastraler als americium-241, nauwelijks minder gevaarlijk dan Pu-238, tegenwoordig in bijna elke woning is te vinden. Het zit in de rookmelders die doe-het-zelfzaken voor twee tientjes verkopen. Ook deze melders kunnen in vlammen op gaan en hun radiotoxische inhoud als rook verspreiden.

BRANDSTOF

Opmerkelijk is dat de plotselinge opwinding over het plutonium aan boord van de Cassini de aandacht afleidt van al die andere gevaren van de ruimtevaart, gevaren die vaak veel tastbaarder zijn. Met vrijwel geen woord is de afgelopen weken gerept over de aard van de raketbrandstof die de Titan 4B/Centaur raket verstookt. De Centaur, de bovenste trap, gebruikt vloeibaar waterstof en zuurstof waarvan weinig meer te duchten valt dan een zware explosie. Maar de hoofdraket van de tweetraps Titan 4B gebruikt twee 'hypergole' stuwstoffen, vloeistoffen die bij menging spontaan ontbranden waarbij de ene stof de ander oxideert. Als brandstof bevat de Titan 4B volgens de NASA 'aerozine 50', dat blijkt een 50/50 mengsel van hydrazine en dimethylhydrazine (de niet-symmetrische isomeer UDMH). Dat zijn beide uiterst agressieve en giftige stoffen, zij het nog niet zo giftig als de oxidator die de Titan bevat: dat is distikstoftetroxide (NO, stikstofperoxide) dat door de bekende Merck Index zonder meer als een 'dodelijk gif' wordt omschreven.

De hoofdraket van de Titan 4B ('succespercentage 95 procent', meldt NASA losjes) wordt in zijn werking ondersteund door twee vaste brandstof-boosters aan weerszijden die een mengsel van aluminium en plastic (polybutadieen) en ammoniumperchlooraat (de oxidator) verbranden. De boosters blijven zo'n twee minuten in werking en worden op een hoogte van ongeveer 50 kilometer afgeworpen (en later opgehaald). Het is interessant genoeg de boosterbrandstof geweest die een grote impuls heeft gegeven aan het stratosferisch ozononderzoek. Omstreeks 1972 kwamen twee Amerikaanse onderzoeksgroepen onafhankelijk van elkaar tot het inzicht dat het zoutzuur (HCl) dat uit het perchloraat ontstaat het stratosferisch ozon kan aantasten. NASA, die het onderzoek had uitgezet omdat de boosters van de Space Shuttle dezelfde brandstof gebruiken, probeerde de uitkomst geheim te houden, maar is daarin uiteindelijk niet geslaagd. Nu loopt de organisatie voorop in het ozononderzoek. Maar aan de vaste brandstof is weinig veranderd.