DARPA plánuje jaderné odpadové baterie s výdrží 30 let pro „nesmrtelný pohon“. Chce jimi osadit drony

Americká obranná agentura financuje vývoj radiovoltaických zdrojů ze stroncia-90, které mají bez údržby napájet bezpilotní systémy celé dekády.

Zdroj fotografie: DARPA

Když se řekne „jaderná odpadová baterie“, nejde o klasický akumulátor, jaký známe z telefonu nebo elektromobilu. Jde o radiovoltaický zdroj, zařízení, ve kterém se radioizotop získaný z použitého jaderného paliva samovolně rozpadá a jeho záření se přímo v polovodičové struktuře mění na elektrický proud. Přesně takový systém aktuálně vyvíjí americká agentura DARPA v rámci programu Rads to Watts. Klíčovým izotopem je stroncium-90, jehož poločas rozpadu je přibližně 29 let, odtud pochází údaj o třicetileté výdrži. Nejde o potvrzenou garanci konkrétního dronu v ostrém provozu, ale o cílovou životnost bezúdržbového zdroje, který by mohl napájet příští generaci autonomních bezpilotníků, podmořských systémů i kosmických platforem. Co se výdrže týče, nesmrtelnost je samozřejmě nadsazená, není to perpetuum mobile. Je to označení pro zdroj s tak dlouhou životností, že po celou dobu mise nepotřebuje dobíjení ani výměnu paliva; jednoduše funguje, dokud izotop nevyhasne.

Proč ne klasické RTG a co je na SYMPHONEE jiného

Radioizotopové zdroje energie nejsou novinkou. NASA je používá od šedesátých let, její termoelektrické generátory RTG poháněly sondy Voyager i rover Curiosity. Jenže RTG fungují jinak: nejprve z rozpadu plutonia-238 vzniká teplo, které pak termočlánky převádějí na elektřinu. Účinnost je nízká a poměr výkonu k hmotnosti také. Současný model MMRTG dodává asi 110 wattů při hmotnosti pod 45 kilogramů, tedy zhruba 2,4 wattu na kilogram.

DARPA míří výš. Program Rads to Watts si klade systémový cíl přes 10 wattů na kilogram, tedy přibližně čtyřnásobek oproti NASA. Architektura je navíc zásadně odlišná: žádné tepelné mezikroky, záření se v polovodiči mění na proud přímo. Projekt nese název SYMPHONEE a vede ho Morgan State University s kontraktem na 3,37 milionu dolarů. Mezi partnery figurují Northrop Grumman, který zajišťuje simulace, charakterizaci materiálů a modelování pomocí umělé inteligence, dále společnost Widetronix navrhující polovodičový měnič a národní laboratoř PNNL zodpovědná za jaderné materiály a testování. Podle serveru Defense One by první hardware navržený na cílové parametry DARPA mohl vzniknout začátkem roku 2027.

Od odpadu ke strategickým surovinám

Nejzajímavější na celém programu možná není samotná baterie, ale to, odkud pochází její palivo. Stroncium-90 je běžný vedlejší produkt jaderného štěpení, vzniká v reaktorech a dosud se s ním zacházelo jako s nebezpečným odpadem. Spojené státy přitom podle rozpočtových dokumentů ministerstva energetiky disponují přibližně 95 tisíci tunami komerčního vyhořelého jaderného paliva, z něhož dnes energeticky využívají méně než pět procent.

DOE už otevřeně mluví o použitém palivu jako o „potenciálně důležitém nevyužitém zdroji“ a financuje recyklační programy. Pokud by se podařilo z odpadu systematicky izolovat izotopy vhodné pro radiovoltaiku, Amerika by proměnila svůj jaderný odpad ve strategický zdroj. Nejde přitom jen o samotný materiál; klíčem je průmyslová infrastruktura pro jeho zpracování, licencování a bezpečné zapouzdření.

Co to znamená pro drony, a proč ne 30 let letu v kuse

DARPA v otevřených materiálech nejmenuje konkrétní typ dronu, který by měl radiovoltaický zdroj nést. Mluví obecně o autonomních systémech příští generace, vzdáleném průzkumu podmořské infrastruktury a kosmických platformách. A je důležité rozumět tomu, co „30 let“ skutečně znamená. Nejde o třicet let nepřetržitého letu. Jde o životnost energetického modulu, zdroje, který může desítky let napájet senzory, komunikaci nebo řídicí elektroniku bez jediného servisního zásahu.

Pro srovnání: malý průzkumný dron Raven RQ-11B, který používá i česká armáda, vydrží ve vzduchu zhruba 80 minut. Nová generace bezpilotníků třídy ScanEagle, kterou AČR plánuje pořídit, má cílovou vytrvalost 20 hodin. Velký MQ-9A Reaper zvládne přes 27 hodin, ale díky turbovrtulovému motoru a leteckému palivu. Radiovoltaický zdroj nemá nahradit tyto pohonné systémy, má změnit logistiku. Dron nebo senzorová stanice s takovým zdrojem může vyčkávat na pozici měsíce i roky bez zásobování. V prostředí, kde je výměna baterie nemožná nebo smrtelně nebezpečná, to mění pravidla hry.

Bezpečnost a otevřené otázky

Stroncium-90 je beta zářič. Beta částice lze relativně snadno odstínit, ale při porušení zapouzdření nebo vnitřní kontaminaci (vdechnutí, požití) představuje vážné zdravotní riziko. EPA ho řadí mezi sledované radionuklidy. DARPA v dokumentaci k programu uvádí, že pro výpočet výkonových parametrů se počítá se samostatným zařízením ve vesmíru, nikoli v blízkosti lidí, a že množství izotopů má zůstat v licenčních limitech NRC.

Kompletní bezpečnostní architektura pro provoz radiovoltaického dronu nad obydleným územím veřejně popsána nebyla. Program je v rané fázi: DARPA počítá s patnáctiměsíční základní periodou, testem „časové kapsle“ v patnáctém měsíci a vyhodnocením ve dvacátém čtvrtém měsíci. Do ostrého nasazení je daleko. Civilní využití? Spíš než smartphony připadají v úvahu kardiostimulátory, průmyslové senzory nebo vzdálené uzly; Widetronix už dříve pracovala na betavoltaických článcích pro implantáty v rámci amerického programu SBIR.

Český kontext: drony ano, jaderné baterie zatím ne

Česká armáda bezpilotní systémy řeší. Plánuje novou generaci průzkumných UAS třídy I s dvacetihodinovou výdrží i taktické bezpilotníky třídy II do 600 kilogramů. V Písku otevřela první profesionální výcvikové středisko pilotů dronů a od 1. ledna 2027 má vzniknout experimentální subjekt pro rychlé testování pokročilých technologií. Cvičení Ghost Hunters 2026 už prověřilo nasazení dronů i prostředků proti nim v aliančním kontextu.

Na radiovoltaické zdroje z amerických laboratoří si ale česká armáda v nejbližších akvizičních cyklech nedosáhne. DARPA pracuje primárně pro americkou národní bezpečnost a případná exportní cesta, pokud vůbec přijde, bude dlouhá. Přesto stojí za pozornost, že i AČR si buduje mechanismus, jak nové dronové technologie rychle testovat a zavádět. Až jednou radiovoltaika dozraje z laboratoře do průmyslové reality, infrastruktura pro její přijetí by už mohla existovat.

Největší průlom programu Rads to Watts neleží v samotném létání. Leží v představě, že tisíce tun jaderného odpadu, dnes střeženého jako nebezpečná zátěž, se mohou stát palivem pro stroje, které nepotřebují člověka ani zásobovací konvoj. Jestli se to podaří, ukáže rok 2027 a další roky.