NASA on andnud rohelise tule Rochesteri Tehnoloogiainstituudi projektile, et töötada välja tuumaenergiaallikas, mis on kümme korda väiksem kui praegu planeediülesannete jaoks.
Enamikku tänapäeval töötavaid satelliite toidavad päikesepaneelid, mis muudavad päikesevalguse elektriks, neelates footoneid ja tekitades võimaliku tasakaalustamatuse elektrivoolu genereerivate paneelielementide materjalides. Need paneelid teevad oma tööd väga hästi, kuid sügavas kosmoses Marsi orbiidist kaugemal või karmides tingimustes, nagu Marsi tolmutormid või pikad ööd Kuul, ei suuda päikesevalgus lihtsalt vajalikku energiat toota.
Alternatiivina on paljudel kosmoselaevadel pardal mitmeotstarbelised radioisotoopsoojusgeneraatorid (MMRTG), mis kasutavad elektri tootmiseks temperatuurigradienti. Teisisõnu toodab radioisotoop soojust ja termopaarid muudavad selle otse elektriks. See põhimõte on inseneridele tuttav ja seda kasutatakse Maal laialdaselt selliste asjade jaoks nagu petrooleumiga töötavad raadiod ja ahjud, millega saab laadida ka mobiilseadmeid.
MMRTG-de probleem on see, et need on suhteliselt mahukad. Näiteks NASA Perseverance kulguril kasutatava paarilise läbimõõt on 64 cm, pikkus 66 cm ja kaal 45 kg. Igaüks neist sisaldab kütusena 4,8 kg plutooniumdioksiidi, mis varustab radioaktiivsete elementide lagunemisel soojusega tahkistermopaare.
Sellest tulenevalt on need MMRTG-d mõeldud väga suurtele kosmoselaevadele ja Perseverance on maasturi mõõtu. Seda seetõttu, et kasutataval süsteemil on ainult nii palju erivõimsust, mis näitab, mitu vatti võimsust saab toota masinaühiku kohta. Pereauto erivõimsus on 50–100 W/kg, hävituslennul aga umbes 10 000 W/kg. Seevastu MMRTG suhe on umbes 30 W/kg.
Arvestades võimaliku seadme suuruse, kaalu ja võimsuse (SWaP) termodünaamikat, loodab NASA projekt vähendada seda suhet suurusjärgu võrra 3 W/kg-ni, vähendades samaväärselt oluliselt ka mahtu.
See saavutatakse uue põhimõtte abil, milleks on sisuliselt vastupidiselt töötav päikesepaneel. Kui päikesepaneel neelab valgust, muundatakse osa sellest elektriks ja suurem osa soojuseks. Uus radioisotoobi toiteallikas töötab termokiirgusliku elemendi põhimõttel, kus soojus infrapunavalguse näol tabab paneeli, kus on erinevates kombinatsioonides indiumist, arseenist, antinoomiast ja fosforist valmistatud elemente. See loob potentsiaalse erinevuse, mille polaarsus on vastupidine päikesepatareides esinevale polaarsusele.
Lühidalt öeldes toodab termokiirguselement soojusest elektrit ja vabastab kulutatud energia infrapuna footonite kujul. See mitte ainult ei tööta päikesepaneelile vastupidises suunas, vaid on ka palju tõhusam. Tulemuseks on uus soojuskiirguse generaator (TRG).
Kui seda uut tehnoloogiat saab praktikas rakendada, tähendab see, et tulevastel missioonidel Jupiterisse ja kaugemale või Kuu polaaralade püsivalt varjutatud kraatritele on võimalik kasutada CubeSati suurust kosmoseaparaati koos väikeste generaatoritega, et pakkuda neile kõike. jõudu, mida nad vajavad.
Huvitav ka: