
在一項可能看到新一代深空立方體衛星的行動中,美國宇航局已經為羅切斯特理工學院的一個項目開了綠燈,以開發一種核動力源,其大小是目前用于行星任務的核動力源的十分之一。
今天,大多數服役的衛星都由太陽能電池板提供動力,通過吸收光子在電池板的材料中產生電位不平衡來產生電流,從而將太陽光轉化為電能。這些電池板的工作做得很好,但在火星軌道以外的深空或惡劣條件下,如火星塵暴或月球上的長夜,太陽光根本無法產生所需的能量。
作為一個替代方案,許多深空飛行器攜帶多任務放射性同位素熱發電機(MMRTG),利用溫度梯度來發電。換句話說,放射性同位素產生熱量,熱電偶將熱量直接轉化為電能。這是一個工程師們熟悉的原理,在地球上被廣泛用于諸如煤油動力收音機和營地爐子,也可以為移動設備充電。
MMRTG的問題是它們相對笨重。例如,美國宇航局的毅力號火星車上使用的一對火星車,每個直徑25英寸(64厘米),長26英寸(66厘米),重量為99磅(45公斤)。它們每個都含有10.6磅(4.8公斤)的二氧化钚塞子作為燃料,在放射性元素衰變時為固態熱電偶提供熱量。
因此,這些MMRTG是為非常大的航天器保留的,"毅力 "號就像一輛SUV一樣大。這是因為所使用的系統只有這么大的質量比功率,這是衡量一臺機器每單位能產生多少瓦特的功率的標準。一輛家用汽車的質量比功率為50至100瓦/公斤,而一架戰斗機的質量比功率約為10,000瓦/公斤。
相比之下,一個MMRTG的比率約為30W/kg。
通過研究可能的RTG的尺寸、重量和功率(SWaP)的熱力學,NASA項目希望將這一比率降低一個數量級,僅有3W/kg,而體積的減少也同樣巨大。
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