NASA je dala zeleno svjetlo projektu Rochester Institute of Technology za razvoj izvora nuklearne energije deset puta manjeg od onih koji se trenutno koriste za planetarne misije.
Većina satelita koji danas rade napajaju se pomoću solarnih panela koji pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju apsorbirajući fotone i stvarajući potencijalnu neravnotežu u materijalima ćelija panela koji generiraju električnu struju. Ovi paneli jako dobro rade svoj posao, ali u dubokom svemiru izvan orbite Marsa, ili u teškim uvjetima kao što su marsovske oluje s prašinom ili duge noći na Mjesecu, sunčeva svjetlost jednostavno ne može proizvesti potrebnu energiju.
Kao alternativa, mnoge svemirske letjelice u sebi nose radioizotopne toplinske generatore za više misija (MMRTG), koji koriste temperaturni gradijent za proizvodnju električne energije. Drugim riječima, radioizotop proizvodi toplinu, a termoparovi je pretvaraju izravno u električnu energiju. Ovo je načelo poznato inženjerima i naširoko se koristi na Zemlji za stvari poput radija i peći na kerozin koji također mogu puniti mobilne uređaje.
Problem s MMRTG-ovima je taj što su relativno glomazni. Na primjer, par korišten na NASA-inom roveru Perseverance ima promjer od 64 cm, duljinu od 66 cm i težinu od 45 kg. Svaki od njih sadrži 4,8 kg plutonijevog dioksida kao goriva, koji opskrbljuje toplinom krute termoparove tijekom raspada radioaktivnih elemenata.
Kao rezultat toga, ovi MMRTG-ovi su dizajnirani za vrlo velike svemirske letjelice, a Perseverance je veličine SUV-a. To je zato što sustav koji se koristi ima samo toliko specifične snage, što je mjera koliko se vata snage može proizvesti po jedinici stroja. Obiteljski automobil ima specifičnu snagu od 50 do 100 W/kg, dok borbeni avion ima oko 10 W/kg. Nasuprot tome, MMRTG ima omjer od oko 000 W/kg.
Uzimajući u obzir termodinamiku veličine, težine i snage (SWaP) mogućeg uređaja, NASA-in projekt se nada smanjiti ovaj omjer za red veličine na 3 W/kg, uz jednako značajno smanjenje volumena.
To se postiže korištenjem novog principa, koji je u biti solarni panel koji radi obrnuto. Kada solarna ploča apsorbira svjetlost, dio se pretvara u električnu energiju, a većina se pretvara u toplinu. Novi radioizotopski izvor energije radi na principu termoradijacijskog elementa, gdje toplina u obliku infracrvenog svjetla udara u ploču s elementima od indija, arsena, antinoma i fosfora u različitim kombinacijama. To stvara potencijalnu razliku suprotnog polariteta od onog koji se javlja u solarnim ćelijama.
Ukratko, termoradijacijski element stvara električnu energiju iz topline i otpušta potrošenu energiju u obliku infracrvenih fotona. Ne samo da ovo radi u suprotnom smjeru od solarne ploče, već je i puno učinkovitije. Rezultat je novi generator toplinskog zračenja (TRG).
Ako se ova nova tehnologija može primijeniti u praksi, to će značiti da će buduće misije na Jupiter i šire, ili u trajno zasjenjene kratere Mjesečevih polarnih područja, moći koristiti svemirske letjelice veličine CubeSat s malim generatorima koji će im pružiti sve snagu koja im je potrebna.
Također zanimljivo: