Η NASA έδωσε το πράσινο φως σε ένα έργο του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Ρότσεστερ για την ανάπτυξη μιας πυρηνικής πηγής ενέργειας δέκα φορές μικρότερη από αυτές που χρησιμοποιούνται σήμερα για πλανητικές αποστολές.
Οι περισσότεροι δορυφόροι που λειτουργούν σήμερα τροφοδοτούνται από ηλιακούς συλλέκτες που μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια απορροφώντας φωτόνια και δημιουργώντας μια πιθανή ανισορροπία στα υλικά των κυψελών του πίνακα που παράγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτά τα πάνελ κάνουν πολύ καλά τη δουλειά τους, αλλά στο βαθύ διάστημα πέρα από την τροχιά του Άρη, ή σε σκληρές συνθήκες όπως οι καταιγίδες σκόνης του Άρη ή οι μεγάλες νύχτες στη Σελήνη, το φως του ήλιου απλά δεν μπορεί να παράγει την απαραίτητη ενέργεια.
Εναλλακτικά, πολλά διαστημόπλοια φέρουν θερμικές γεννήτριες ραδιοϊσοτόπων πολλαπλών αποστολών (MMRTG) επί του σκάφους, οι οποίες χρησιμοποιούν μια διαβάθμιση θερμοκρασίας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Με άλλα λόγια, το ραδιοϊσότοπο παράγει θερμότητα και τα θερμοστοιχεία τη μετατρέπουν απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η αρχή είναι γνωστή στους μηχανικούς και χρησιμοποιείται ευρέως στη Γη για πράγματα όπως ραδιόφωνα και φούρνους με κηροζίνη που μπορούν επίσης να φορτίσουν φορητές συσκευές.
Το πρόβλημα με τα MMRTG είναι ότι είναι σχετικά ογκώδη. Για παράδειγμα, το ζεύγος που χρησιμοποιείται στο ρόβερ Perseverance της NASA έχει διάμετρο 64 cm, μήκος 66 cm και βάρος 45 kg. Καθένα από αυτά περιέχει 4,8 kg διοξειδίου του πλουτωνίου ως καύσιμο, το οποίο παρέχει θερμότητα στα θερμοζεύγη στερεάς κατάστασης κατά τη διάσπαση των ραδιενεργών στοιχείων.
Ως αποτέλεσμα, αυτά τα MMRTG έχουν σχεδιαστεί για πολύ μεγάλα διαστημόπλοια και το Perseverance έχει το μέγεθος ενός SUV. Αυτό συμβαίνει επειδή το σύστημα που χρησιμοποιείται έχει μόνο τόση συγκεκριμένη ισχύ, η οποία είναι ένα μέτρο του πόσα watt ισχύος μπορεί να παραχθεί ανά μονάδα μηχανής. Ένα οικογενειακό αυτοκίνητο έχει συγκεκριμένη ισχύ από 50 έως 100 W/kg, ενώ ένα μαχητικό αεροσκάφος έχει περίπου 10 W/kg. Αντίθετα, το MMRTG έχει αναλογία περίπου 000 W/kg.
Λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος, το βάρος και την ισχύ (SWaP) της θερμοδυναμικής μιας πιθανής συσκευής, το έργο της NASA ελπίζει να μειώσει αυτή την αναλογία κατά μια τάξη μεγέθους στα 3 W/kg, με εξίσου σημαντική μείωση του όγκου.
Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας μια νέα αρχή, η οποία είναι ουσιαστικά ένα ηλιακό πάνελ που λειτουργεί αντίστροφα. Όταν ένα ηλιακό πάνελ απορροφά φως, ένα μέρος από αυτό μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια και το μεγαλύτερο μέρος του μετατρέπεται σε θερμότητα. Η νέα πηγή ενέργειας ραδιοϊσοτόπων λειτουργεί με βάση την αρχή ενός θερμοακτινοβολούμενου στοιχείου, όπου η θερμότητα με τη μορφή υπέρυθρου φωτός χτυπά ένα πάνελ με στοιχεία κατασκευασμένα από ίνδιο, αρσενικό, αντινομία και φώσφορο σε διάφορους συνδυασμούς. Αυτό δημιουργεί μια διαφορά δυναμικού με την αντίθετη πολικότητα από αυτή που εμφανίζεται στα ηλιακά κύτταρα.
Εν ολίγοις, ένα θερμοακτινοβολικό στοιχείο παράγει ηλεκτρισμό από τη θερμότητα και απελευθερώνει την αναλωμένη ενέργεια με τη μορφή υπέρυθρων φωτονίων. Αυτό όχι μόνο λειτουργεί προς την αντίστροφη κατεύθυνση του ηλιακού πάνελ, αλλά είναι επίσης πολύ πιο αποτελεσματικό. Το αποτέλεσμα είναι μια νέα γεννήτρια θερμικής ακτινοβολίας (TRG).
Εάν αυτή η νέα τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί στην πράξη, θα σημαίνει ότι οι μελλοντικές αποστολές στον Δία και πέρα, ή στους μόνιμα σκιασμένους κρατήρες των πολικών περιοχών της Σελήνης, θα μπορούν να χρησιμοποιούν διαστημόπλοιο μεγέθους CubeSat με μικρές γεννήτριες για να τους παρέχουν όλα τα τη δύναμη που χρειάζονται.
Επίσης ενδιαφέρον: