ژنراتورهای هسته ای مینیاتوری منبع قدرت کیوبست ها در اعماق فضا
کوتاه کننده لینک: پروژه جدید ناسا اهتمام دارد که ژنراتورهای مینیاتوری را در فضاپیماها به کار بگیرد تا علاوه بر حجم کمتر، قدرت کافی را برای تامین قدرت مورد نیاز داشته باشند.
به گزارش کوتاه کننده لینک به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، ناسا در اقدامی که می تواند ظهور نسل جدیدی از ماهواره های مکعبی معروف به «کیوب ست»(CubeSat) را در اعماق فضا به همراه داشته باشد، پروژه ای را شروع کرده است که توسط «موسسه فناوری راچستر»(RIT) صورت می گیرد تا به توسعه یک منبع انرژی هسته ای به اندازه یک دهم منابعی که هم اکنون برای مأموریت های سیاره ای استفاده می شوند، بپردازد.
بیشتر ماهواره هایی که هم اکنون مورد استفاده قرار دارند، انرژی خویش را از پنل های خورشیدی می گیرند که نور خورشید را با جذب فوتون ها به الکتریسیته تبدیل می کنند تا یک عدم تعادل بالقوه را در مواد سلول های پنل به وجود بیاورند و به تولید جریان الکتریکی بپردازند. این پنل ها کار خویش را به خوبی انجام می دهند اما در فضای عمیق فراتر از مدار مریخ یا در شرایط ناملایم مانند طوفان های گرد و غبار مریخ یا شبهای طولانی ماه، نور خورشید به آسانی نمی تواند انرژی مورد نیاز را تولید نماید.
خیلی از فضاپیماها بعنوان یک جایگزین، به «ژنراتورهای حرارتی رادیوایزوتوپ چند مأموریتی»(MMRTG) مجهز هستند که از دما برای تولید برق استفاده می نمایند. به عبارت دیگر، رادیوایزوتوپ گرما تولید می کند و ترموکوپل ها گرما را مستقیما به الکتریسیته تبدیل می کنند. این اصول برای مهندسان آشنا هستند و روی زمین به صورت گسترده برای چیزهایی که می توانند دستگاههای تلفن همراه را هم شارژ کنند، استفاده می شوند.
مشکل سیستم های MMRTG اینست که نسبتا حجیم هستند. بعنوان مثال، دو سیستم مورد استفاده در مریخ نورد «استقامت»(Perseverance) ناسا، هر کدام ۶۴ سانتی متر قطر، ۶۶ سانتی متر طول و ۴۵ کیلوگرم وزن دارند.
در نتیجه، سیستم های MMRTG برای فضاپیماهای بسیار بزرگ در نظر گرفته شده اند، و مریخ نورد استقامت به اندازه یک خودروی شاسی بلند است. یک خودروی خانوادگی دارای توان ویژه ۵۰ تا ۱۰۰ وات بر کیلوگرم است؛ در حالیکه یک هواپیمای جنگنده حدود ۱۰ هزار وات بر کیلوگرم توان دارد. در مقابل، یک MMRTG دارای نسبتی در حدود ۳۰ وات بر کیلوگرم است.
با نگاهی به ترمودینامیک «اندازه، وزن و توان»(SWaP) یک MMRTG احتمالی، ناسا امیدوار است که این نسبت را به تنها سه وات بر کیلوگرم کم کند و حجم را هم بکاهد.
سیستم این کار را با استفاده از یک اصل جدید انجام می دهد که در آن، یک پنل خورشیدی به صورت معکوس کار می کند. هنگامی که یک پنل خورشیدی نور را جذب می کند، بخشی از آن به برق و بیشتر آن به گرما تبدیل می شود. منبع انرژی رادیو ایزوتوپی جدید برپایه ایده سلول حرارتی کار می کند که در آن، گرما به شکل نور مادون قرمز به صفحه ای حاوی عناصر ایندیم، آرسنیک، آنتینومی و فسفر در ترکیبات متعدد برخورد می کند. این یک تفاوت احتمالی را با آنچه در سلول های خورشیدی یافت می شود، بوجود می آورد.
به صورت خلاصه، سلول حرارتی از گرما الکتریسیته تولید می کند و انرژی زائد را به شکل فوتون های مادون قرمز تخلیه می کند. این سلول نه تنها به صورت معکوس نسبت به یک پنل خورشیدی کار می کند، بلکه راندمان بسیار بیشتری هم دارد. نتیجه این کار، یک «ژنراتور ترمورادیاتیو»(TRG) جدید است.
اگر بتوان این تکنولوژی جدید را عملی کرد، بدان معناست که مأموریت های آینده به مقصد سیاره مشتری و فراتر از آن یا به دهانه های همیشه سایه دار مناطق قطبی ماه می توانند از فضاپیماهایی به اندازه کیوب ست با ژنراتورهای کوچک استفاده نمایند که تمام نیروی مورد نیاز را به آنها می دهد.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان gph در مورد این مطلب