NASA ir devusi zaļo gaismu Ročesteras Tehnoloģiju institūta projektam, lai izstrādātu kodolenerģijas avotu, kas ir desmit reizes mazāks par tiem, ko pašlaik izmanto planētu misijām.
Lielāko daļu mūsdienās darbojošos satelītu darbina saules paneļi, kas pārvērš saules gaismu elektrībā, absorbējot fotonus un radot iespējamu nelīdzsvarotību paneļa elementu materiālos, kas rada elektrisko strāvu. Šie paneļi savu darbu pilda ļoti labi, taču dziļā kosmosā ārpus Marsa orbītas vai skarbos apstākļos, piemēram, Marsa putekļu vētras vai garās naktis uz Mēness, saules gaisma vienkārši nespēj saražot nepieciešamo enerģiju.
Kā alternatīvu daudzos kosmosa kuģos ir vairāku misiju radioizotopu siltuma ģeneratori (MMRTG), kas izmanto temperatūras gradientu elektroenerģijas ražošanai. Citiem vārdiem sakot, radioizotops ražo siltumu, un termopāri to tieši pārvērš elektrībā. Šis princips ir pazīstams inženieriem, un to plaši izmanto uz Zemes, piemēram, ar petroleju darbināmiem radioaparātiem un krāsnīm, kas var arī uzlādēt mobilās ierīces.
MMRTG problēma ir tā, ka tie ir salīdzinoši apjomīgi. Piemēram, NASA Perseverance roverī izmantotā pāra diametrs ir 64 cm, garums 66 cm un svars 45 kg. Katrs no tiem satur 4,8 kg plutonija dioksīda kā degvielu, kas radioaktīvo elementu sabrukšanas laikā piegādā siltumu cietvielu termopāriem.
Rezultātā šie MMRTG ir paredzēti ļoti lieliem kosmosa kuģiem, un Perseverance ir SUV izmēra. Tas ir tāpēc, ka izmantotajai sistēmai ir tikai tik daudz īpatnējās jaudas, kas ir mērs, cik vatu jaudas var saražot uz mašīnas vienību. Ģimenes auto īpatnējā jauda ir no 50 līdz 100 W/kg, savukārt iznīcinātājam ir aptuveni 10 000 W/kg. Turpretim MMRTG attiecība ir aptuveni 30 W/kg.
Ņemot vērā iespējamās ierīces izmēru, svaru un jaudas (SWaP) termodinamiku, NASA projekts cer samazināt šo attiecību par kārtu līdz 3 W/kg, ar tikpat ievērojamu tilpuma samazinājumu.
Tas tiek panākts, izmantojot jaunu principu, kas būtībā ir saules panelis, kas darbojas pretēji. Kad saules panelis absorbē gaismu, daļa no tās tiek pārvērsta elektrībā, bet lielākā daļa - siltumā. Jaunais radioizotopu barošanas avots darbojas pēc termoradiatīvā elementa principa, kur siltums infrasarkanās gaismas veidā ietriecas panelī ar elementiem, kas izgatavoti no indija, arsēna, antinomijas un fosfora dažādās kombinācijās. Tas rada potenciālu atšķirību ar pretēju polaritāti tai, kas notiek saules baterijās.
Īsāk sakot, termoradiācijas elements ģenerē elektrību no siltuma un atbrīvo izlietoto enerģiju infrasarkano fotonu veidā. Tas ne tikai darbojas saules paneļa pretējā virzienā, bet arī ir daudz efektīvāks. Rezultāts ir jauns termiskā starojuma ģenerators (TRG).
Ja šo jauno tehnoloģiju varēs ieviest praksē, tas nozīmēs, ka turpmākajās misijās uz Jupiteru un tālāk, vai uz pastāvīgi ēnotajiem Mēness polāro reģionu krāteriem, varēs izmantot CubeSat izmēra kosmosa kuģus ar maziem ģeneratoriem, lai nodrošinātu tos ar visu viņiem nepieciešamo jaudu.
Interesanti arī: