Усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга
Усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга ( ASRG ) — радиоизотопная НАСА энергетическая система, впервые разработанная в Исследовательском центре Гленна . Он использует технологию преобразования энергии Стирлинга для преобразования тепла радиоактивного распада в электричество для использования на космических кораблях . Процесс преобразования энергии, используемый ASRG, значительно более эффективен, чем предыдущие радиоизотопные системы: используется четверть плутония-238 для производства такого же количества энергии .
Несмотря на расторжение контракта на летную разработку ASRG в 2013 году, НАСА продолжает небольшие инвестиционные испытания частными компаниями. Готовые к полетам подразделения на базе Стерлинга ожидаются не раньше 2028 года.
Разработка
[ редактировать ]Разработка была предпринята в 2000 году при совместной поддержке Министерства энергетики США (DoE), Lockheed Martin Space Systems и Исследовательской лаборатории Стерлинга. [1] НАСА в Исследовательском центре Гленна (GRC) для потенциальных будущих космических миссий .
В 2012 году НАСА выбрало миссию на солнечной энергии ( InSight ) для межпланетной миссии Discovery 12 , исключив необходимость в радиоизотопной энергосистеме для запуска в 2018 году.
Министерство энергетики расторгло контракт с Lockheed в конце 2013 года, после того как стоимость выросла до более чем 260 миллионов долларов, что на 110 миллионов долларов больше, чем первоначально ожидалось. [2] [3] [4] [5] Также было решено использовать оставшееся программное обеспечение для создания и тестирования второго инженерного подразделения (для испытаний и исследований), которое было завершено в августе 2014 года на завершающем этапе и отправлено в GRC. [6] [7] Тестирование, проведенное в 2015 году, показало, что колебания мощности уже через 175 часов работы становятся более частыми и масштабными. [8]
будет использоваться в существующих MMRTG для зондов большой дальности) и решило использовать для этого экономию от отмены ASRG, а не брать финансирование от научных миссий. НАСА также нуждалось в большем финансировании для продолжения производства плутония-238 (который тем временем [7]
Несмотря на расторжение контракта на летную разработку ASRG, НАСА продолжает небольшие инвестиционные испытания технологий преобразователя Стирлинга, разработанных Sunpower Inc. и Infinia Corporation, в дополнение к блоку, поставляемому Lockheed, и тепловой трубке с переменной проводимостью, поставляемой Advanced Cooling Technologies, Inc. [1] [9] Готовность к полетам агрегатов на базе технологии Стирлинга ожидается не раньше 2028 года. [10]
Технические характеристики
[ редактировать ]Более высокая эффективность преобразования цикла Стирлинга по сравнению с эффективностью радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РТГ), использованных в предыдущих миссиях ( «Викинг» , «Пионер» , «Вояджер» , «Галилео» , «Улисс » , «Кассини» , «Новые горизонты » , «Марсианская научная лаборатория » и «Марс 2020» ), могла бы предложить преимущество четырехкратного уменьшения количества топлива PuO 2 при половине массы РИТЭГа. Он мог бы производить 140 Вт электроэнергии, используя четверть плутония, необходимого РИТЭГ или ММРТГ. [11]
Два готовых устройства имели следующие ожидаемые характеристики: [12]
- срок службы ≥14 лет
- Номинальная мощность: 130 Вт
- Масса: 32 кг (71 фунт)
- Эффективность системы: ≈ 26%
- Общая масса диоксида плутония-238 : 1,2 кг (2,6 фунта).
- Плутоний размещен в двух источниках тепла общего назначения («Pu 238 Кирпичи») модули
- Размеры: 76 см × 46 см × 39 см (2,5 × 1,5 × 1,3 фута)
Предложения полетов
[ редактировать ]ASRG могут быть установлены на самых разных транспортных средствах: от орбитальных аппаратов, посадочных модулей и вездеходов до воздушных шаров и планетарных лодок. Космическим кораблем, предложенным использовать этот генератор, была TiME миссия посадочного модуля к Титану , крупнейшему спутнику планеты Сатурн , запуск которого запланирован на январь 2015 года. [13] [14] или 2023. [15] В феврале 2009 года было объявлено, что НАСА/ЕКА отдало приоритет миссии системы Европа-Юпитер (EJSM/Laplace) перед миссией системы Титан-Сатурн (TSSM), которая могла включать TiME. [16] [17] В августе 2012 года TiME также проиграла соревнование класса Discovery 2016 года марсианскому посадочному модулю InSight . [18]
Миссия Herschel Orbital Reconnaissance of the Uranian System (HORUS) предлагала использовать три ASRG для питания орбитального аппарата системы Урана . [19] Еще одной концепцией зонда Урана с использованием ASRG была MUSE , которая оценивалась как миссия ESA L-класса, так и расширенная миссия New Frontiers. [20] Миссия Jupiter Europa Orbiter предлагала использовать четыре ASRG для питания орбитального аппарата в системе Юпитера. Другой возможностью был Марсианский гейзер-хоппер .
В 2013 году было предложено запустить три блока ASRG на борту зонда FIRE для изучения спутника Юпитера Ио в рамках программы New Frontiers Mission 4. [21] [22]
См. также
[ редактировать ]- Ядерная энергетика в космосе
- Радиоизотопный нагревательный блок
- Двигатель Стирлинга
- Радиоизотопный генератор Стирлинга
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Исследовательская лаборатория Стирлинга / Преобразование тепловой энергии» . Архивировано из оригинала 26 декабря 2014 г. Проверено 12 августа 2016 г.
- ^ Отмена ASRG в контексте будущих планетарных исследований
- ^ Закрытие программы ASRG . Автор: Кейси Драйер. 23 января 2014 г.
- ^ Поддержка Исследовательского центра Гленна НАСА проекта усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга . (PDF) Уилсон, Скотт Д. Исследовательский центр Гленна НАСА. 1 апреля 2015 г. По состоянию на 8 апреля 2016 г.
- ^ «Испытания усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга в Исследовательском центре Гленна» (PDF) . Август 2012 года . Проверено 20 мая 2016 г.
- ^ «Заключительная сборка усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга 2 (ASRG EU 2)» (PDF) . 23 февраля 2015 года . Проверено 20 мая 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Lockheed сокращает команду ASRG по мере начала работ по закрытию - SpaceNews.com» . 16 января 2014 года . Проверено 31 августа 2016 г.
- ^ Исследование аномалий в подразделении 2 по проектированию усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга . НАСА. Левандовски, Эдвард Дж., Доббс, Майкл В. и Орити, Сальваторе М. Опубликовано 30 марта 2018 г.
- ^ Оптимизированная резервная система охлаждения с тепловыми трубками протестирована с преобразователем Стирлинга [ sic ] . (PDF) НАСА GRC. 1 марта 2016 г.
- ^ «Встреча по техническому обмену в Стерлинге» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 апреля 2016 г. Проверено 8 апреля 2016 г.
- ^ Леоне, Дэн (11 марта 2015 г.). «Запасы плутония в США пригодны для создания еще двух ядерных батарей после Марса 2020 года» . Космические новости . Проверено 12 марта 2015 г.
- ^ Рекарт, Тимоти А. (22 января 2015 г.). «Усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга» . Исследовательский центр Гленна . НАСА. Архивировано из оригинала 30 марта 2016 г. Проверено 8 апреля 2016 г.
- ^ Стофан, Эллен (25 августа 2009 г.). «Исследователь Титан-Маре (TiME): первое исследование внеземного моря» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 24 октября 2009 г. Проверено 3 ноября 2009 г.
- ^ Titan Mare Explorer (TiME). Архивировано 24 октября 2009 г. в Wayback Machine : Первое исследование внеземного моря.
- ^ Titan Mare Explorer: TiME для Титана . (PDF) Институт Луны и планет (2012).
- ^ «НАСА и ЕКА отдают приоритет миссиям на внешние планеты» . НАСА. 18 февраля 2009 г.
- ^ Ринкон, Пол (18 февраля 2009 г.). «Юпитер в прицеле космических агентств» . Новости Би-би-си .
- ^ Вастаг, Брайан (20 августа 2012 г.). «НАСА отправит робота-бурильщика на Марс в 2016 году» . Вашингтон Пост .
- ^ Смит, Р.М.; Йозвяк, AW; Ледерер, АП; Черепаха, EP (2010). «ГОРУС — Гершельская орбитальная разведка системы Урана». 41-я конференция по науке о Луне и планетах (1533 г.): 2471. Бибкод : 2010LPI....41.2471S .
- ^ НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ МИССИИ FRONTIERS ПО ИССЛЕДОВАНИЮ УРАНА (PDF) . 45-я конференция по наукам о Луне и планетах . Ассоциация университетов космических исследований. 17 марта 2014 г. Архивировано (PDF) из оригинала 3 марта 2022 г. . Проверено 28 октября 2022 г.
- ^ Облет Ио с повторными встречами: концептуальный проект миссии New Frontiers на Ио . Терри-Энн Суэр, Себастьяно Падован, Дженнифер Л. Уиттен, Росс В. К. Поттер, Светлана Школяр, Морган Кейбл, Кэтрин Уокер, Джейми Салай, Чарльз Паркер, Джон Камберс, Дайана Джентри, Таня Харрисон, Шантану Найду, Гарольд Дж. Трэммелл, Джейсон Реймюллер, Чарльз Дж. Бадни, Лесли Л. Лоуз. Достижения в космических исследованиях , том 60, выпуск 5, 1 сентября 2017 г., страницы 1080-1100
- ^ Облет Ио с повторными встречами (FIRE): миссия New Frontiers, предназначенная для изучения самого внутреннего вулканического тела в Солнечной системе . (PDF) Р.В.К. Поттер, М.Л. Кейбл, Дж. Камберс, Д.М. Джентри, Т.Н. Харрисон, С. Найду, С. Падован6, К.В. Паркер, Дж. Реймюллер, С. Школяр, Т.А. Су-эр, Дж. Р. Салай, Х. Дж. Траммелл, К. С. Уокер, Дж. Л. Уиттен и Си Джей Бадни. 44-я конференция по наукам о Луне и планетах (2013 г.) .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Разработка передовых технологий Стирлинга в Исследовательском центре Гленна НАСА. Архивировано 13 мая 2017 г. в Wayback Machine в НАСА, 2015 г. (PDF)
- Совещание по техническому обмену ASRG в НАСА, 2015 г. (PDF)
- усовершенствованного преобразователя Стирлинга Разработка для радиоизотопных энергетических систем НАСА . Sunpower, Inc. и GRC. 1 апреля 2015 г.