NASA қазіргі уақытта планеталық миссиялар үшін пайдаланылатыннан он есе аз ядролық энергия көзін жасау үшін Рочестер технологиялық институтының жобасына жасыл жарық берді.
Бүгінгі таңда жұмыс істеп тұрған жерсеріктердің көпшілігі күн сәулесін фотондарды сіңіру және электр тогын тудыратын панельдік ұяшықтар материалдарында ықтимал теңгерімсіздікті тудыру арқылы электр энергиясына айналдыратын күн панельдері арқылы жұмыс істейді. Бұл панельдер өз жұмысын өте жақсы орындайды, бірақ Марс орбитасынан тыс терең кеңістікте немесе Марстың шаңды дауылдары немесе Айдағы ұзақ түндер сияқты қатал жағдайларда күн сәулесі қажетті энергияны шығара алмайды.
Балама ретінде көптеген ғарыш аппараттары бортында электр энергиясын өндіру үшін температура градиентін пайдаланатын көп миссиялы радиоизотопты жылу генераторларын (MMRTG) тасымалдайды. Басқаша айтқанда, радиоизотоп жылу шығарады, ал термопарлар оны тікелей электр энергиясына айналдырады. Бұл принцип инженерлерге таныс және жер бетінде керосинмен жұмыс істейтін радиолар мен мобильді құрылғыларды зарядтай алатын пештер сияқты заттар үшін кеңінен қолданылады.
MMRTG-лердегі мәселе олардың салыстырмалы түрде үлкен болуы болып табылады. Мысалы, NASA-ның Perseverance роверінде қолданылатын жұптың диаметрі 64 см, ұзындығы 66 см және салмағы 45 кг. Олардың әрқайсысында отын ретінде 4,8 кг плутоний диоксиді бар, ол радиоактивті элементтердің ыдырауы кезінде қатты денелі терможұптарды жылумен қамтамасыз етеді.
Нәтижесінде, бұл MMRTG өте үлкен ғарыш аппараттарына арналған, ал Perseverance - жол талғамайтын көліктің өлшемі. Себебі, қолданылып жатқан жүйенің тек ерекше қуаты бар, бұл машина бірлігіне қанша ватт қуат өндіруге болатынын көрсететін көрсеткіш. Отбасылық автокөліктің меншікті қуаты 50-ден 100 Вт/кг-ға дейін болса, жойғыш ұшақтың қуаты шамамен 10 000 Вт/кг. Керісінше, MMRTG шамамен 30 Вт/кг қатынасына ие.
Ықтимал құрылғының өлшемін, салмағын және қуатын (SWaP) термодинамикасын ескере отырып, NASA жобасы бұл қатынасты 3 Вт/кг шамасына дейін төмендетуге үміттенеді.
Бұған кері бағытта жұмыс істейтін күн панелі болып табылатын жаңа принципті қолдану арқылы қол жеткізіледі. Күн панелі жарықты жұтқанда, оның бір бөлігі электр энергиясына, ал көп бөлігі жылуға айналады. Жаңа радиоизотопты қуат көзі терморадиациялық элемент принципі бойынша жұмыс істейді, мұнда инфрақызыл сәуле түріндегі жылу индий, мышьяк, антиномия және фосфордан тұратын әртүрлі комбинациядағы элементтерден тұратын панельге түседі. Бұл күн батареяларында болатын полярлыққа қарама-қарсы потенциалдар айырмашылығын тудырады.
Қысқаша айтқанда, терморадиативті элемент жылудан электр энергиясын өндіреді және жұмсалған энергияны инфрақызыл фотондар түрінде шығарады. Бұл күн панелінің кері бағытта жұмыс істеп қана қоймайды, сонымен қатар ол әлдеқайда тиімді. Нәтиже – жаңа жылу сәулелену генераторы (TRG).
Егер бұл жаңа технологияны тәжірибеде қолдануға болатын болса, бұл Юпитерге және одан тыс жерлерге немесе Айдың полярлық аймақтарының тұрақты көлеңкеленген кратерлеріне болашақ миссиялар CubeSat өлшемді ғарыш аппараттарын шағын генераторлармен қамтамасыз ету үшін пайдалана алады дегенді білдіреді. оларға қажет қуат.
Сондай-ақ қызықты: