NASA on antanut vihreää valoa Rochester Institute of Technology -projektille kehittää ydinenergialähde, joka on kymmenen kertaa pienempi kuin tällä hetkellä planeettatehtävissä käytettävät.
Useimmat nykyään käytössä olevat satelliitit saavat virtansa aurinkopaneeleista, jotka muuttavat auringonvalon sähköksi absorboimalla fotoneja ja luomalla mahdollisen epätasapainon sähkövirtaa tuottavien paneelikennojen materiaaleihin. Nämä paneelit tekevät tehtävänsä erittäin hyvin, mutta syvässä avaruudessa Marsin kiertoradan ulkopuolella tai ankarissa olosuhteissa, kuten Marsin pölymyrskyt tai pitkät yöt Kuussa, auringonvalo ei yksinkertaisesti pysty tuottamaan tarvittavaa energiaa.
Vaihtoehtona monilla avaruusaluksilla on aluksella multi-mission radioisotooppe lämpögeneraattoreita (MMRTG), jotka käyttävät lämpötilagradienttia sähkön tuottamiseen. Toisin sanoen radioisotooppi tuottaa lämpöä ja termoparit muuttavat sen suoraan sähköksi. Tämä periaate on insinööreille tuttu, ja sitä käytetään laajalti maan päällä esimerkiksi kerosiinikäyttöisissä radioissa ja uuneissa, jotka voivat myös ladata mobiililaitteita.
MMRTG-laitteiden ongelmana on, että ne ovat suhteellisen tilaa vieviä. Esimerkiksi NASAn Perseverance roverissa käytetyn parin halkaisija on 64 cm, pituus 66 cm ja paino 45 kg. Jokainen niistä sisältää polttoaineena 4,8 kg plutoniumdioksidia, joka toimittaa lämpöä kiinteän olomuodon termopareille radioaktiivisten alkuaineiden hajoamisen aikana.
Tämän seurauksena nämä MMRTG:t on suunniteltu erittäin suuriin avaruusaluksiin, ja Perseverance on SUV:n kokoinen. Tämä johtuu siitä, että käytetyllä järjestelmällä on vain niin paljon ominaistehoa, joka on mitta siitä, kuinka monta wattia tehoa voidaan tuottaa koneyksikköä kohden. Perheauton ominaisteho on 50-100 W/kg, kun hävittäjän noin 10 000 W/kg. Sitä vastoin MMRTG:n suhde on noin 30 W/kg.
Ottamalla huomioon mahdollisen laitteen koon, painon ja tehon (SWaP) termodynamiikan NASA-projekti toivoo laskevansa tätä suhdetta suuruusluokkaa 3 W/kg:iin samalla, kun tilavuus pienenee yhtä merkittävästi.
Tämä saavutetaan käyttämällä uutta periaatetta, joka on pohjimmiltaan päinvastoin toimiva aurinkopaneeli. Kun aurinkopaneeli imee valoa, osa siitä muuttuu sähköksi ja suurin osa lämmöksi. Uusi radioisotooppivirtalähde toimii termosäteilevän elementin periaatteella, jossa lämpö infrapunavalon muodossa osuu paneeliin, jossa on elementtejä, jotka on valmistettu indiumista, arseenista, antinomiasta ja fosforista erilaisissa yhdistelmissä. Tämä luo potentiaalieron, jonka polariteetti on päinvastainen kuin aurinkokennoissa esiintyvä.
Lyhyesti sanottuna lämpösäteilyelementti tuottaa sähköä lämmöstä ja vapauttaa käytetyn energian infrapunafotonien muodossa. Tämä ei vain toimi aurinkopaneelin päinvastaisessa suunnassa, vaan se on myös paljon tehokkaampi. Tuloksena on uusi lämpösäteilygeneraattori (TRG).
Jos tämä uusi tekniikka voidaan ottaa käyttöön käytännössä, se tarkoittaa, että tulevilla lennoilla Jupiteriin ja sen ulkopuolelle tai Kuun napa-alueiden pysyvästi varjossa oleville kraattereille voidaan käyttää CubeSat-kokoisia avaruusaluksia pienillä generaattoreilla tarjotakseen heille kaiken tarvittavan tarvitsemansa voiman.
Mielenkiintoista myös: