NASA дало зялёнае святло праекту Рочэстэрскага тэхналагічнага інстытута па распрацоўцы ядзернай крыніцы энергіі, у дзесяць разоў меншай, чым тыя, якія цяпер выкарыстоўваюцца для планетарных місій.
Большасць спадарожнікаў, якія працуюць сёння, працуюць ад сонечных батарэй, якія пераўтвараюць сонечнае святло ў электрычнасць, паглынаючы фатоны і ствараючы патэнцыйны дысбаланс у матэрыялах элементаў панэлі, якія выпрацоўваюць электрычны ток. Гэтыя панэлі выконваюць сваю працу вельмі добра, але ў глыбокім космасе за арбітай Марса або ў суровых умовах, такіх як марсіянскія пылавыя буры або доўгія ночы на Месяцы, сонечнае святло проста не можа вырабляць неабходную энергію.
У якасці альтэрнатывы многія касмічныя караблі нясуць на борце шматфункцыянальныя радыеізатопныя цеплавыя генератары (MMRTG), якія выкарыстоўваюць тэмпературны градыент для вытворчасці электрычнасці. Іншымі словамі, радыеізатоп выпрацоўвае цяпло, а тэрмапары ператвараюць яго непасрэдна ў электрычнасць. Гэты прынцып знаёмы інжынерам і шырока выкарыстоўваецца на Зямлі для такіх рэчаў, як радыё і печы, якія працуюць на газе, якія таксама могуць зараджаць мабільныя прылады.
Праблема MMRTG у тым, што яны адносна грувасткія. Напрыклад, пара, якая выкарыстоўваецца на марсаходзе NASA Perseverance, мае дыяметр 64 см, даўжыню 66 см і вагу 45 кг. Кожны з іх у якасці паліва змяшчае 4,8 кг дыяксіду плутонію, які забяспечвае цяплом цвёрдацельныя тэрмапары пры распадзе радыеактыўных элементаў.
У выніку гэтыя MMRTG прызначаны для вельмі вялікіх касмічных караблёў, а Perseverance мае памер пазадарожніка. Гэта адбываецца таму, што сістэма, якая выкарыстоўваецца, мае столькі ўдзельнай магутнасці, якая з'яўляецца мерай таго, колькі ват магутнасці можа быць выраблена на адзінку машыны. Сямейны аўтамабіль мае ўдзельную магутнасць ад 50 да 100 Вт/кг, а знішчальнік - каля 10 000 Вт/кг. Наадварот, MMRTG мае суадносіны каля 30 Вт/кг.
Улічваючы тэрмадынаміку памеру, вагі і магутнасці (SWaP) магчымай прылады, праект NASA спадзяецца паменшыць гэты каэфіцыент на парадак да 3 Вт/кг з такім жа значным памяншэннем аб'ёму.
Гэта дасягаецца за кошт выкарыстання новага прынцыпу, які па сутнасці ўяўляе сабой сонечную панэль, якая працуе ў зваротным парадку. Калі сонечная панэль паглынае святло, частка яго ператвараецца ў электрычнасць, а большая частка - у цяпло. Новая радыеізатопных крыніца харчавання працуе па прынцыпе тэрмарадыяцыйнага элемента, дзе цяпло ў выглядзе інфрачырвонага святла трапляе на панэль з элементамі з індыя, мыш'яку, антынома і фосфару ў розных камбінацыях. Гэта стварае рознасць патэнцыялаў з палярнасцю, процілеглай той, што адбываецца ў сонечных элементах.
Карацей кажучы, тэрмарадыяцыйны элемент выпрацоўвае электрычнасць з цяпла і вызваляе выдаткаваную энергію ў выглядзе інфрачырвоных фатонаў. Гэта не толькі працуе ў зваротным кірунку сонечнай панэлі, але і значна больш эфектыўна. У выніку створаны новы генератар цеплавога выпраменьвання (ТРГ).
Калі гэтую новую тэхналогію ўдасца прымяніць на практыцы, гэта будзе азначаць, што будучыя місіі да Юпітэра і за яго межамі, або да пастаянна зацененых кратэраў палярных рэгіёнаў Месяца, змогуць выкарыстоўваць касмічныя караблі памерам з CubeSat з невялікімі генератарамі, каб забяспечыць іх усёй магутнасць, якая ім патрэбна.
Таксама цікава: