Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Oto sposób na miniaturyzację baterii jądrowych w przestrzeni kosmicznej

Wzmocnione kolorami zdjęcie Plutona wykonane przez sondę kosmiczną New Horizons NASA, wykonane w lipcu 2015 r. Bardziej wszechstronna eksploracja zewnętrznego Układu Słonecznego będzie wymagała wydajnych systemów zasilania statków kosmicznych. Źródło: NASA/Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johna Hopkinsa (JHUAPL)/Southwest Research Institute (SwRI)

Wraz z postępem nauki i technologii wymagamy, aby nasze misje kosmiczne dawały coraz więcej wyników. Nasz łazik MSL Curiosity and Perseverance demonstruje ten fakt. Wytrwałość to wyjątkowo imponujący zestaw technik. Te wyrafinowane łaziki potrzebują dużej mocy do wykonywania swoich zadań, a to oznacza nieporęczne i drogie zasilacze.


Eksploracja kosmosu to coraz bardziej energochłonne przedsięwzięcie. Orbitery i przelatujące obok nich mogą wykonywać swoje misje przy użyciu energii słonecznej, co najmniej tak daleko jak Jowisz. A silniki jonowe mogą zabrać statki kosmiczne jeszcze dalej. Ale aby naprawdę zrozumieć odległe światy, takie jak księżyce Jowisza i Saturna, a nawet dalej Pluton, w końcu będziemy musieli wylądować na nich łazikiem i / lub lądownikiem, tak jak zrobiliśmy to na Marsie.

Misje te wymagają większej mocy do działania, a to zwykle oznacza MMRTG (Multi-Mission Radioisotope generatory termoelektryczne.) Są one jednak nieporęczne, ciężkie i drogie, czyli trzy niepożądane cechy statków kosmicznych. Każdy z nich kosztował ponad 100 milionów dolarów. Czy istnieje lepsze rozwiązanie?

Stephen Pole uważa, że ​​tak.

Polly jest naukowcem w NanoPower Research Laboratories w Rochester Institute of Technology. Jego praca koncentruje się na czymś, o czym większość z nas prawdopodobnie nigdy nie słyszała: opracowywaniu, wzroście, charakteryzowaniu i włączaniu materiałów III-V za pomocą organicznej epitaksji z fazy gazowej (MOVPE).

Ten film zawiera jasne wyjaśnienie MOVPE. Źródło: Chemiczne osadzanie z fazy gazowej: podstawowa funkcja — nanotechnologia: kurs dla twórców

Choć brzmi to skomplikowanie dla niespecjalisty, entuzjaści kosmosu mogą z łatwością odnieść się do idei, do której prowadziła cała jego praca: możliwej nowej ścieżki do władzy misje kosmiczne.

Poly pracuje nad rewolucyjnym sposobem zasilania statków kosmicznych podczas długich podróży na planety zewnętrzne. Nazywa się to ogniwem promieniowania cieplnego (TRC) i jest podobne do MMRTG. Wykorzystuje izotopy promieniotwórcze jako źródło energii.

Poly opiera się na technologii zwanej epitaksją z fazy gazowej metali (MOVPE). Wykorzystuje opary chemiczne do produkcji cienkich warstw polikrystalicznych. To to Operacje przemysłowe Używany w optoelektronice do robienia rzeczy takich jak diody emitujące światło (LED.) Praca poli MOVPE jest używana do tworzenia komórek promieniowania cieplnego (TRC).

TRC używają radioizotopu, podobnie jak MMRTG, i opierają się na cieple z rozpadu radioaktywnego, ale jest różnica. Atomizacja ogrzewa TRC, który następnie emituje światło. Światło dociera następnie do ogniwa fotowoltaicznego, które z kolei wytwarza energię elektryczną. To rodzaj połączenia MMRTG i energia słoneczna.

Ale pomysł Poly jest znacznie mniejszy i to jest święty Graal inżynierii statków kosmicznych. „To urządzenie, napędzane radioizotopowym źródłem ciepła, pozwoliłoby na wzrost mocy właściwej masy o rząd wielkości (~30 vs ~3 W/kg) i zmniejszenie objętości o trzy rzędy wielkości (~0,2 vs ~212 L), gdy w porównaniu z konwencjonalnym wielofunkcyjnym radioizotopowym generatorem ciepła (MMRTG)” – wyjaśniła Polly w krótkim komunikacie prasowym.

Eksploracja zewnętrznego układu słonecznego wymaga energii — oto jak zminiaturyzować baterie jądrowe w kosmosie

Koncepcja termicznych ogniw promieniujących Polly może zmienić sposób, w jaki podchodzimy do eksploracji kosmosu, umożliwiając nam korzystanie z mniejszych, bardziej wszechstronnych statków kosmicznych, takich jak CubeSaty. Źródło: Stephen Polley

Polly pisze, że te urządzenia mogą zrewolucjonizować nasze życie eksploracja kosmosu zajęcia. Może to doprowadzić do rozpowszechnienia się mniejszych statków kosmicznych, które nie muszą rozmieszczać dużych paneli słonecznych ani przenosić nieporęcznych, ciężkich MMRTG. Postęp technologiczny stale zmniejsza ładunek naukowy, więc jeśli źródło prądu Obok nich CubeSaty mogłyby stać się jeszcze bardziej przydatne.

Umożliwi to bezpośrednie misje małych satelitów planety zewnętrzne Oprócz operacji w ciągłym cieniu, takich jak polarne kratery polarne” – wyjaśnia Polley. Pierwsze użycie technologii może mieć miejsce podczas misji na Urana”. Przeanalizujemy przetwornik promieniowania cieplnego do obsługi CubeSata (lub floty CubeSatów), który może lecieć w tandemie z misją Flagship Uranus i wykonywać zadania, takie jak służenie jako przekaźnik informacji dla sond atmosferycznych i uzyskiwanie obrazu paralaksy planeta i jej księżyce. ”

Cały czas jesteśmy – a przynajmniej nasze umysły i wyobraźnia – kiedy wysyłamy statek kosmiczny do Układu Słonecznego w celu zbadania natury. Jeśli praca Polleya się opłaci, a statek kosmiczny będzie można budować z mniejszymi, wydajniejszymi źródłami zasilania, podróż stanie się znacznie ciekawsza.

Pomysł Polleya polega na zaznaczeniu pierwszego etapu NIAC, innowacyjnego programu NASA Advanced Concepts. Otrzymał fundusze na dalszy rozwój pomysłu.

cytat: Exploring the Outer Solar System Takes Energy: Here’s How to Minimise Nuclear Battery for Deep Space (2023, 20 stycznia) Pobrano 20 stycznia 2023 z https://phys.org/news/2023-01-exploring-outer-solar- power- miniaturize.html

Niniejszy dokument podlega prawu autorskiemu. Poza wszelkimi uczciwymi transakcjami do celów prywatnych studiów lub badań, żadna część nie może być powielana bez pisemnej zgody. Treść jest udostępniana wyłącznie w celach informacyjnych.

READ  Jak wyrzucić pulsar z galaktyki?