NASA ได้ให้ไฟเขียวแก่โครงการ Rochester Institute of Technology ในการพัฒนาแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ที่มีขนาดเล็กกว่าที่ใช้ในปัจจุบันสำหรับภารกิจดาวเคราะห์ถึงสิบเท่า
ดาวเทียมส่วนใหญ่ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยการดูดซับโฟตอนและสร้างความไม่สมดุลในวัสดุของเซลล์แผงที่สร้างกระแสไฟฟ้า แผงเหล่านี้ทำงานได้ดีมาก แต่ในพื้นที่ลึกนอกวงโคจรของดาวอังคาร หรือในสภาวะที่สมบุกสมบัน เช่น พายุฝุ่นบนดาวอังคารหรือคืนที่ยาวนานบนดวงจันทร์ แสงแดดก็ไม่สามารถสร้างพลังงานที่จำเป็นได้
อีกทางเลือกหนึ่งคือ ยานอวกาศหลายลำมีเครื่องกำเนิดความร้อนไอโซโทปรังสีแบบหลายภารกิจ (MMRTG) บนยาน ซึ่งใช้การไล่ระดับอุณหภูมิเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไอโซโทปรังสีก่อให้เกิดความร้อน และเทอร์โมคัปเปิลจะแปลงเป็นไฟฟ้าโดยตรง หลักการนี้คุ้นเคยกับวิศวกรและใช้กันอย่างแพร่หลายบนโลกสำหรับสิ่งต่างๆ เช่น วิทยุที่ใช้น้ำมันก๊าดและเตาเผาที่สามารถชาร์จอุปกรณ์เคลื่อนที่ได้ด้วย
ปัญหาของ MMRTG คือมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ตัวอย่างเช่น คู่ที่ใช้กับรถโรเวอร์ Perseverance ของ NASA มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 64 ซม. ยาว 66 ซม. และน้ำหนัก 45 กก. แต่ละอันประกอบด้วยพลูโทเนียมไดออกไซด์ 4,8 กก. เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งให้ความร้อนแก่เทอร์โมคัปเปิลสถานะของแข็งในระหว่างการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี
ด้วยเหตุนี้ MMRTG เหล่านี้จึงได้รับการออกแบบมาสำหรับยานอวกาศขนาดใหญ่มาก และ Perseverance จะมีขนาดเท่ากับรถ SUV นี่เป็นเพราะระบบที่ใช้มีพลังงานเฉพาะมากเท่านั้น ซึ่งเป็นการวัดว่าสามารถผลิตพลังงานได้กี่วัตต์ต่อหน่วยของเครื่องจักร รถครอบครัวมีกำลังเฉพาะ 50 ถึง 100 วัตต์/กก. ในขณะที่เครื่องบินขับไล่มีกำลังไฟประมาณ 10 วัตต์/กก. ในทางตรงกันข้าม MMRTG มีอัตราส่วนประมาณ 000 วัตต์/กก.
เมื่อพิจารณาขนาด น้ำหนัก และกำลัง (SWaP) อุณหพลศาสตร์ของอุปกรณ์ที่เป็นไปได้ โครงการ NASA หวังที่จะลดอัตราส่วนนี้ลงตามลำดับความสำคัญเป็น 3 วัตต์/กก. โดยปริมาตรจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเท่าๆ กัน
สิ่งนี้ทำได้โดยใช้หลักการใหม่ ซึ่งก็คือแผงโซลาร์เซลล์ที่ทำงานในทางกลับกัน เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ดูดซับแสง บางส่วนจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าและส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นความร้อน แหล่งพลังงานไอโซโทปรังสีใหม่นี้ทำงานบนหลักการขององค์ประกอบการแผ่รังสีความร้อน โดยความร้อนในรูปของแสงอินฟราเรดจะตกกระทบแผงที่มีองค์ประกอบที่ทำจากอินเดียม สารหนู แอนติโนมี และฟอสฟอรัสในรูปแบบต่างๆ สิ่งนี้สร้างความต่างศักย์ที่มีขั้วตรงกันข้ามกับที่เกิดขึ้นในเซลล์แสงอาทิตย์
กล่าวโดยสรุปคือ ธาตุที่มีรังสีความร้อนสร้างกระแสไฟฟ้าจากความร้อนและปล่อยพลังงานที่ใช้แล้วออกมาในรูปของโฟตอนอินฟราเรด วิธีนี้ไม่เพียงแต่ทำงานในทิศทางกลับของแผงโซลาร์เซลล์เท่านั้น แต่ยังมีประสิทธิภาพมากกว่าอีกด้วย ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องกำเนิดรังสีความร้อนแบบใหม่ (TRG)
หากสามารถนำเทคโนโลยีใหม่นี้ไปใช้จริงได้ ก็หมายความว่าภารกิจในอนาคตไปยังดาวพฤหัสบดีและที่ไกลออกไป หรือไปยังหลุมอุกกาบาตใต้เงามืดอย่างถาวรในบริเวณขั้วโลกของดวงจันทร์ จะสามารถใช้ยานอวกาศขนาด CubeSat พร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อจัดหาสิ่งเหล่านี้ได้ทั้งหมด พลังที่พวกเขาต้องการ
ที่น่าสนใจเช่นกัน: