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미국, 심우주용 소형 원자력 전지 개발

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NASA는 현재 행성 임무에 사용되는 것보다 XNUMX배 더 작은 원자력 에너지원을 개발하는 Rochester Institute of Technology 프로젝트에 승인을 했습니다.

오늘날 작동 중인 대부분의 위성은 광자를 흡수하고 전류를 생성하는 패널 셀의 재료에 잠재적인 불균형을 만들어 햇빛을 전기로 변환하는 태양 전지판에 의해 구동됩니다. 이 패널은 제 역할을 잘 수행하지만 화성 궤도 너머의 깊은 우주나 화성의 먼지 폭풍이나 달의 긴 밤과 같은 열악한 조건에서는 햇빛이 필요한 에너지를 생산할 수 없습니다.

대안으로 많은 우주선은 온도 구배를 사용하여 전기를 생성하는 다목적 방사성 동위원소 열 발생기(MMRTG)를 탑재하고 있습니다. 즉, 방사성 동위원소는 열을 발생시키고 열전대는 이를 직접 전기로 변환합니다. 이 원리는 엔지니어들에게 친숙하며 모바일 장치를 충전할 수 있는 등유 라디오 및 용광로와 같은 것들에 지구에서 널리 사용됩니다.

NASA

MMRTG의 문제점은 상대적으로 부피가 크다는 것입니다. 예를 들어 NASA의 Perseverance 로버에 사용된 한 쌍의 직경은 64cm, 길이는 66cm, 무게는 45kg입니다. 그들 각각은 4,8kg의 이산화 플루토늄을 연료로 함유하고 있어 방사성 원소가 붕괴하는 동안 고체 열전쌍에 열을 공급합니다.

결과적으로 이러한 MMRTG는 초대형 우주선용으로 설계되었으며 Perseverance는 SUV 크기입니다. 이것은 사용 중인 시스템이 기계 단위당 몇 와트의 전력을 생산할 수 있는지를 측정하는 특정 전력만 가지고 있기 때문입니다. 가족용 자동차의 비출력은 50~100W/kg인 반면 전투기는 약 10W/kg입니다. 대조적으로, MMRTG는 약 000W/kg의 비율을 갖는다.

가능한 장치의 크기, 무게 및 전력(SWaP) 열역학을 고려하여 NASA 프로젝트는 이 비율을 3W/kg으로 XNUMX배 낮추고 부피도 똑같이 크게 줄일 수 있기를 희망합니다.

이것은 본질적으로 역으로 작동하는 태양 전지판인 새로운 원리를 사용하여 달성됩니다. 태양 전지판이 빛을 흡수하면 일부는 전기로 변환되고 대부분은 열로 변환됩니다. 새로운 방사성 동위원소 전원은 적외선 형태의 열이 다양한 조합의 인듐, 비소, 이율배반 및 인으로 구성된 요소가 있는 패널에 부딪히는 열복사 요소의 원리에 따라 작동합니다. 이것은 태양 전지에서 발생하는 것과 반대 극성의 전위차를 생성합니다.

요컨대, 열복사 요소는 열에서 전기를 생성하고 사용된 에너지를 적외선 광자의 형태로 방출합니다. 이것은 태양 전지판의 반대 방향으로 작동할 뿐만 아니라 훨씬 더 효율적입니다. 그 결과 새로운 열복사 발생기(TRG)가 탄생했습니다.

이 새로운 기술이 실행될 수 있다면 목성과 그 너머 또는 달 극지방의 영구적으로 그림자가 드리워진 분화구에 대한 미래의 임무는 소형 발전기가 있는 CubeSat 크기의 우주선을 사용하여 모든 것을 제공할 수 있음을 의미합니다. 그들이 필요로 하는 힘.

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