NASA je dala zeleno svjetlo projektu Rochester Institute of Technology za razvoj nuklearnog izvora energije deset puta manjeg od onih koji se trenutno koriste za planetarne misije.
Većina satelita koji danas rade se napajaju solarnim panelima koji pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju apsorbirajući fotone i stvarajući potencijalnu neravnotežu u materijalima ćelija panela koji stvaraju električnu struju. Ovi paneli odlično rade svoj posao, ali u dubokom svemiru izvan orbite Marsa, ili u teškim uslovima kao što su marsovske oluje prašine ili duge noći na Mjesecu, sunčeva svjetlost jednostavno ne može proizvesti potrebnu energiju.
Kao alternativa, mnoge svemirske letjelice nose višenamjenske radioizotopne termalne generatore (MMRTG) na brodu, koji koriste temperaturni gradijent za proizvodnju električne energije. Drugim riječima, radioizotop proizvodi toplinu, a termoparovi je pretvaraju direktno u električnu energiju. Ovaj princip je poznat inženjerima i naširoko se koristi na Zemlji za stvari poput radio-uređaja na kerozin i peći koje također mogu puniti mobilne uređaje.
Problem sa MMRTG-ovima je što su relativno glomazni. Na primjer, par koji se koristi na NASA-inom roveru Perseverance ima prečnik od 64 cm, dužinu od 66 cm i težinu od 45 kg. Svaki od njih sadrži 4,8 kg plutonijum dioksida kao goriva, koji opskrbljuje toplotom termoelemente u čvrstom stanju tokom raspada radioaktivnih elemenata.
Kao rezultat toga, ovi MMRTG-ovi su dizajnirani za vrlo velike svemirske letjelice, a Perseverance je veličine SUV-a. To je zato što sistem koji se koristi ima samo toliko specifične snage, što je mjera koliko vati snage može biti proizvedeno po jedinici mašine. Porodični automobil ima specifičnu snagu od 50 do 100 W/kg, dok borbeni avion ima oko 10 W/kg. Nasuprot tome, MMRTG ima omjer od oko 000 W/kg.
Uzimajući u obzir termodinamiku veličine, težine i snage (SWaP) mogućeg uređaja, NASA projekat se nada da će smanjiti ovaj odnos za red veličine na 3 W/kg, uz jednako značajno smanjenje zapremine.
To se postiže korištenjem novog principa, koji je u suštini solarni panel koji radi obrnuto. Kada solarni panel apsorbira svjetlost, dio se pretvara u električnu energiju, a veći dio u toplinu. Novi radioizotopski izvor napajanja radi na principu termoradijativnog elementa, gdje toplina u obliku infracrvene svjetlosti pogađa panel sa elementima od indija, arsena, antinomije i fosfora u različitim kombinacijama. Ovo stvara potencijalnu razliku sa polaritetom suprotnim od onog koji se javlja u solarnim ćelijama.
Ukratko, termoradijativni element stvara električnu energiju iz topline i oslobađa potrošenu energiju u obliku infracrvenih fotona. Ne samo da ovo radi u obrnutom smjeru od solarnog panela, već je i mnogo efikasnije. Rezultat je novi generator toplotnog zračenja (TRG).
Ako se ova nova tehnologija može primijeniti u praksi, to će značiti da će buduće misije na Jupiter i dalje, ili na stalno zasjenjene kratere polarnih područja Mjeseca, moći koristiti svemirske letjelice veličine CubeSat s malim generatorima kako bi im pružile sve snagu koja im je potrebna.
Također zanimljivo: