Çok amaçlı radyoizotop termoelektrik jeneratör - Multi-mission radioisotope thermoelectric generator

MMRTG Şeması

çok görevli radyoizotop termoelektrik jeneratör (MMRTG) bir tür radyoizotop termoelektrik jeneratör (RTG) için geliştirildi NASA uzay görevleri[1] benzeri Mars Bilim Laboratuvarı (MSL), Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı'nın Uzay ve Savunma Güç Sistemleri Ofisi'nin yetkisi altında Nükleer Enerji Ofisi. MMRTG, bir endüstri ekibi tarafından geliştirilmiştir. Aerojet Rocketdyne ve Teledyne Enerji Sistemleri.

Arka fon

Uzay keşif görevleri, uzay araçlarına ve onların bilim araçlarına elektrik ve ısı sağlamak için güvenli, güvenilir, uzun ömürlü güç sistemleri gerektirir. Benzersiz bir güç kaynağı radyoizotop termoelektrik jeneratördür (RTG) - esasen ısıyı güvenilir bir şekilde elektriğe dönüştüren bir nükleer pil.[2] Radyoizotop gücü, Dünya yörüngesindeki sekiz görevde, dış gezegenlere sekiz görevde ve Apollo Apollo 11'den sonra Dünya'nın ayına görevler. Dış Güneş Sistemi görevleri, Pioneer 10 ve 11, Voyager 1 ve 2, Ulysses, Galileo, Cassini ve Yeni ufuklar misyonlar. RTG'ler açık Voyager 1 ve Voyager 2 1977'den beri faaliyet göstermektedir.[3] Toplamda, son kırk yılda, Amerika Birleşik Devletleri tarafından 26 görev ve 45 RTG başlatıldı.


Fonksiyon

Katı hal termoelektrik çiftler, ısıyı doğal bozulmadan dönüştürür. radyoizotop plütonyum-238 elektrik dioksit.[4] Güneş panellerinden farklı olarak, RTG'ler Güneş'e bağlı değildir, bu nedenle derin uzay görevleri için kullanılabilirler.

Tarih

Haziran 2003'te Enerji Bölümü (DOE) MMRTG sözleşmesini Aerojet Rocketdyne liderliğindeki bir ekibe verdi. Aerojet Rocketdyne ve Teledyne Energy Systems, önceki bir termoelektrik dönüştürücü tasarımına dayanan bir MMRTG tasarım konsepti üzerinde işbirliği yaptı, SNAP-19, Teledyne tarafından önceki uzay keşif görevleri için geliştirildi.[5] SNAP-19'larla güçlendirilmiş Pioneer 10 ve Pioneer 11 misyonlar[4] yanı sıra Viking 1 ve Viking 2 Landers.

Tasarım ve özellikler

MMRTG, sekiz Pu-238 dioksit genel amaçlı ısı kaynağı Enerji Bakanlığı tarafından sağlanan (GPHS) modülleri. Başlangıçta, bu sekiz GPHS modülü yaklaşık 2 kW termal güç üretir.

MMRTG tasarımı şunları içerir: PbTe / TAGS termoelektrik çiftler (Teledyne Energy Systems'den), burada TAGS malzemesi Tellür (Te), Gümüş (Ag), Germanyum (Ge) ve Antimon (Sb) içeren bir malzemedir. MMRTG, görevin başlangıcında 125 W elektrik enerjisi üretmek üzere tasarlanmıştır ve 14 yıl sonra yaklaşık 100 W'a düşer.[6] 45 kg kütleli[7] MMRTG, kullanım ömrünün başında yaklaşık 2,8 W / kg elektrik gücü sağlar.

MMRTG tasarımı, hem uzay boşluğunda hem de Mars yüzeyi gibi gezegensel atmosferlerde çalışabilir. MMRTG'nin tasarım hedefleri arasında yüksek derecede güvenlik sağlamak, minimum 14 yıllık kullanım ömrü boyunca güç seviyelerini optimize etmek ve ağırlığı en aza indirmek yer alıyordu.[2]

Uzay görevlerinde kullanım

Çok amaçlı radyoizotop termoelektrik jeneratörü Mars Bilim Laboratuvarı.

Merak, başarıyla inen MSL gezgini Gale Krateri 6 Ağustos 2012 tarihinde, bileşenleri ve bilim aletleri için ısı ve elektrik sağlamak için bir MMRTG kullanıyor. MMRTG'nin güvenilir gücü, birkaç yıl çalışmasına izin verecektir.[2]

20 Şubat 2015'te bir NASA yetkilisi, NASA'nın kullandığı plütonyumun üç tane daha MMRTG'yi yakıtla besleyebildiğini bildirdi. Merak gezici.[8][9] Biri zaten kararlıdır Mars 2020 gezici.[8] Diğer ikisi herhangi bir özel görev veya programa atanmamış,[9] ve 2021'in sonlarına kadar mevcut olabilir.[8]

30 Temmuz 2020'de bir MMRTG başarıyla yörüngeye fırlatıldı. Mars 2020 misyon. Bu görevde kullanılan MMRTG, ABD Enerji Bakanlığı (DOE) tarafından 14 yıllık kullanım ömrü ile inşa edilen F-2'dir.[10]

Yaklaşan NASA Yusufçuk Satürn'ün ayına görev titan MMRTG kullanacak.[11] MMRTG, bir dizi lityum iyon pili şarj etmek için kullanılacak ve daha sonra bu yüksek güç yoğunluklu kaynağı, ay yüzeyinin üzerinde kısa atlamalarla dörtlü bir helikopteri uçurmak için kullanacak.[12]

Maliyet

MMRTG'nin tahmini bir maliyeti ABD$ 109.000.000 üretim ve ABD$ 83.000.000 araştırma ve geliştirme.[13] Üretimi ve dağıtımını karşılaştırmak için GPHS-RTG yaklaşık olarak ABD$ 118,000,000.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Uzay Araştırmaları için Radyoizotop Güç Sistemleri" (PDF). Mart 2011. Alındı 2015-03-13.
  2. ^ a b c Bu makale içerirkamu malı materyal -den Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi belge: "Uzay Radyoizotop Güç Sistemleri Çok Görevli Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörü" (PDF). Alındı 2016-07-05. (pdf) Ekim 2013
  3. ^ Bechtel, Ryan. "Radyoizotop Görevleri" (PDF). ABD Enerji Bakanlığı. Arşivlenen orijinal (PDF) 2012-02-01 tarihinde.
  4. ^ a b SNAP-19: Pioneer F & G, Nihai Rapor, Teledyne İzotopları, 1973
  5. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). Arşivlenen orijinal (PDF) 2011-12-16 tarihinde. Alındı 2011-11-21.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  6. ^ http://pdf.aiaa.org/preview/CDReadyMIECEC06_1309/PV2006_4187.pdf
  7. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). Arşivlenen orijinal (PDF) 2014-02-02 tarihinde. Alındı 2013-04-22.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  8. ^ a b c Leone, Dan (11 Mart 2015). "ABD Plütonyum Stok Sahası, Mars 2020'den Sonra İki Nükleer Pil İçin Daha İyi". Uzay Haberleri. Alındı 2015-03-12.
  9. ^ a b Moore, Trent (12 Mart 2015). "NASA, Mars keşif aracına güç veren pil gibi yalnızca üç pil daha üretebilir". Blastr. Alındı 2015-03-13.
  10. ^ "US DOE, NASA Mars lansmanı için güç sistemi sağlıyor". Nükleer Mühendisliği Uluslararası. Nükleer Mühendisliği Uluslararası. 12 Haziran 2020. Alındı 2020-10-28.
  11. ^ Bu makale içerirkamu malı materyal -den Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi belge: "Çok Görevli Radyoizotop Termoelektrik Jeneratör (MMRTG)" (PDF). Alındı 2020-10-28. (pdf) Mayıs 2020
  12. ^ ""Yusufçuk: NASA'nın En Yeni Nükleer Güçlendirilmiş Uzay Aracı"". NERVA'nın ötesinde. 9 Temmuz 2019. Alındı 2020-10-28.
  13. ^ "Radyoizotop Güç Sistemleri için 2015 Dolar Maliyet Karşılaştırması - Cassini ve Mars Bilim Laboratuvarı". 2016 Temmuz. Alındı 2020-07-30.

Dış bağlantılar