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米国は、深宇宙用のコンパクトな原子力発電セルを開発します

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NASA は、現在惑星ミッションに使用されているものよりも XNUMX 分の XNUMX 小さい核エネルギー源を開発するロチェスター工科大学のプロジェクトにゴーサインを出しました。

現在運用されているほとんどの衛星は、光子を吸収し、電流を生成するパネル セルの材料に潜在的な不均衡を生じさせることによって、太陽光を電気に変換するソーラー パネルによって電力を供給されています。 これらのパネルは非常にうまく機能しますが、火星の軌道を超える深宇宙、または火星の砂嵐や月の長い夜などの過酷な状況では、太陽光は必要なエネルギーを生成できません.

代替手段として、多くの宇宙船は、温度勾配を使用して発電するマルチミッション放射性同位体熱発電機 (MMRTG) を搭​​載しています。 つまり、放射性同位元素が熱を発生し、熱電対が熱を直接電気に変換します。 この原理はエンジニアにはよく知られており、灯油を動力源とするラジオや、モバイル デバイスを充電できる炉など、地球上で広く使用されています。

米航空宇宙局(NASA)

MMRTG の問題は、比較的かさばることです。 たとえば、NASA の Perseverance ローバーで使用されているペアは、直径 64 cm、長さ 66 cm、重量 45 kg です。 それらのそれぞれには、放射性元素の崩壊中に固体熱電対に熱を供給する燃料として4,8kgの二酸化プルトニウムが含まれています。

その結果、これらの MMRTG は非常に大きな宇宙船用に設計されており、Perseverance は SUV のサイズです。 これは、使用されているシステムが非常に多くの特定の電力しか持たないためです。これは、マシンのユニットごとに生成できる電力の量の尺度です。 自家用車の比出力は 50 ~ 100 W/kg ですが、戦闘機の比出力は約 10 W/kg です。 対照的に、MMRTG は約 000 W/kg の比率を持っています。

可能なデバイスのサイズ、重量、電力 (SWaP) 熱力学を考慮することにより、NASA プロジェクトは、この比率を 3 桁減らして XNUMX W/kg に減らし、体積も同様に大幅に減らすことを望んでいます。

これは、基本的に逆に機能するソーラーパネルである新しい原理を使用することによって達成されます。 ソーラーパネルが光を吸収すると、その一部は電気に変換され、大部分は熱に変換されます。 新しい放射性同位体電源は、赤外線の形の熱が、インジウム、ヒ素、アンチノミ、およびリンで作られたさまざまな組み合わせの要素を備えたパネルに当たる熱放射要素の原理に基づいて動作します。 これにより、太陽電池で発生する極性とは逆の極性の電位差が生じます。

簡単に言えば、熱放射素子は熱から電気を生成し、消費したエネルギーを赤外線光子の形で放出します。 これは、ソーラー パネルの逆方向に機能するだけでなく、はるかに効率的です。 その結果が、新しい熱放射発生器 (TRG) です。

この新技術が実用化できれば、木星やその先、または月の極地の永久に影に覆われたクレーターへの将来のミッションで、小型の発電機を備えた CubeSat サイズの宇宙船を使用して、すべての情報を提供できるようになることを意味します。彼らが必要とする力。

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