NASA dala zelenú projektu Rochesterského technologického inštitútu na vývoj zdroja jadrovej energie desaťkrát menšieho, ako sú v súčasnosti používané na planetárne misie.
Väčšina satelitov, ktoré sú dnes v prevádzke, je poháňaná solárnymi panelmi, ktoré premieňajú slnečné svetlo na elektrickú energiu absorbovaním fotónov a vytváraním potenciálnej nerovnováhy v materiáloch panelových článkov, ktoré generujú elektrický prúd. Tieto panely plnia svoju prácu veľmi dobre, no v hlbokom vesmíre za obežnou dráhou Marsu alebo v drsných podmienkach, akými sú napríklad prachové búrky na Marse alebo dlhé noci na Mesiaci, slnečné svetlo jednoducho nedokáže vyprodukovať potrebnú energiu.
Ako alternatívu mnohé kozmické lode nesú na palube viacúčelové rádioizotopové tepelné generátory (MMRTG), ktoré na výrobu elektriny využívajú teplotný gradient. Inými slovami, rádioizotop produkuje teplo a termočlánky ho premieňajú priamo na elektrinu. Tento princíp je známy inžinierom a je široko používaný na Zemi pre veci, ako sú rádiá a pece poháňané petrolejom, ktoré môžu nabíjať aj mobilné zariadenia.
Problém s MMRTG je, že sú pomerne objemné. Napríklad dvojica použitá na roveri Perseverance NASA má priemer 64 cm, dĺžku 66 cm a hmotnosť 45 kg. Každý z nich obsahuje 4,8 kg oxidu plutónia ako palivo, ktoré dodáva teplo termočlánkom v tuhom skupenstve pri rozpade rádioaktívnych prvkov.
Výsledkom je, že tieto MMRTG sú určené pre veľmi veľké vesmírne lode a Perseverance má veľkosť SUV. Je to preto, že používaný systém má len toľko špecifického výkonu, ktorý je mierou toho, koľko wattov výkonu možno vyrobiť na jednotku stroja. Rodinné auto má merný výkon 50 až 100 W/kg, stíhačka okolo 10 000 W/kg. Naproti tomu MMRTG má pomer okolo 30 W/kg.
Po zvážení termodynamiky veľkosti, hmotnosti a výkonu (SWaP) možného zariadenia projekt NASA dúfa, že tento pomer zníži rádovo na 3 W/kg s rovnako výrazným znížením objemu.
Dosahuje sa to použitím nového princípu, ktorým je v podstate solárny panel, ktorý funguje opačne. Keď solárny panel absorbuje svetlo, časť sa premení na elektrinu a väčšina sa premení na teplo. Nový rádioizotopový zdroj energie funguje na princípe termoradiačného prvku, kde teplo vo forme infračerveného svetla dopadá na panel s prvkami vyrobenými z india, arzénu, antinómie a fosforu v rôznych kombináciách. To vytvára potenciálny rozdiel s opačnou polaritou, ako sa vyskytuje v solárnych článkoch.
Stručne povedané, termoradiačný prvok vyrába elektrinu z tepla a uvoľňuje spotrebovanú energiu vo forme infračervených fotónov. Nielenže to funguje v opačnom smere ako solárny panel, ale je to aj oveľa efektívnejšie. Výsledkom je nový generátor tepelného žiarenia (TRG).
Ak sa táto nová technológia podarí zaviesť do praxe, bude to znamenať, že budúce misie na Jupiter a ďalej, alebo do trvalo zatienených kráterov polárnych oblastí Mesiaca, budú môcť využívať vesmírne lode veľkosti CubeSat s malými generátormi, ktoré im poskytnú všetky silu, ktorú potrebujú.
Tiež zaujímavé: