NASA dala zelenou projektu Rochester Institute of Technology na vývoj zdroje jaderné energie desetkrát menšího, než jsou ty, které se v současnosti používají pro planetární mise.
Většina satelitů, které jsou dnes v provozu, je poháněna solárními panely, které přeměňují sluneční světlo na elektřinu tím, že absorbují fotony a vytvářejí potenciální nerovnováhu v materiálech panelových buněk, které generují elektrický proud. Tyto panely plní svou práci velmi dobře, ale v hlubokém vesmíru za oběžnou dráhou Marsu nebo v drsných podmínkách, jako jsou prachové bouře na Marsu nebo dlouhé noci na Měsíci, sluneční světlo prostě nedokáže vyrobit potřebnou energii.
Jako alternativu mnoho kosmických lodí nese na palubě víceúčelové radioizotopové tepelné generátory (MMRTG), které k výrobě elektřiny využívají teplotní gradient. Jinými slovy, radioizotop produkuje teplo a termočlánky jej přeměňují přímo na elektřinu. Tento princip znají inženýři a je široce používán na Zemi pro věci, jako jsou rádia a pece napájené petrolejem, které mohou také nabíjet mobilní zařízení.
Problém s MMRTG je, že jsou poměrně objemné. Například dvojice použitá na vozítka NASA Perseverance má průměr 64 cm, délku 66 cm a hmotnost 45 kg. Každý z nich obsahuje jako palivo 4,8 kg oxidu plutonia, který dodává teplo termočlánkům v pevné fázi při rozpadu radioaktivních prvků.
Výsledkem je, že tyto MMRTG jsou určeny pro velmi velké kosmické lodě a Perseverance má velikost SUV. Je to proto, že používaný systém má pouze tolik specifického výkonu, který je měřítkem toho, kolik wattů výkonu lze vyrobit na jednotku stroje. Rodinné auto má měrný výkon 50 až 100 W/kg, stíhačka pak asi 10 000 W/kg. Oproti tomu MMRTG má poměr asi 30 W/kg.
S ohledem na velikost, hmotnost a termodynamiku (SWaP) možného zařízení projekt NASA doufá, že tento poměr sníží o řád na 3 W/kg, se stejně významným snížením objemu.
Toho je dosaženo použitím nového principu, kterým je v podstatě solární panel, který funguje obráceně. Když solární panel absorbuje světlo, část se přemění na elektřinu a většina se přemění na teplo. Nový radioizotopový zdroj energie funguje na principu termoradiačního prvku, kdy teplo ve formě infračerveného světla dopadá na panel s prvky z india, arsenu, antinomie a fosforu v různých kombinacích. To vytváří potenciálový rozdíl s opačnou polaritou, než se vyskytuje u solárních článků.
Stručně řečeno, termoradiační prvek vyrábí elektřinu z tepla a uvolňuje spotřebovanou energii ve formě infračervených fotonů. Nejen, že to funguje v opačném směru než solární panel, ale je to také mnohem efektivnější. Výsledkem je nový generátor tepelného záření (TRG).
Pokud se podaří tuto novou technologii uvést do praxe, bude to znamenat, že budoucí mise k Jupiteru a dále, nebo k trvale zastíněným kráterům polárních oblastí Měsíce, budou moci využívat kosmické lodě velikosti CubeSat s malými generátory, které jim zajistí veškeré sílu, kterou potřebují.
Zajímavé také: