נאס"א נתנה אור ירוק לפרויקט של המכון הטכנולוגי של רוצ'סטר לפיתוח מקור אנרגיה גרעיני קטן פי עשרה מאלה המשמשים כיום למשימות פלנטריות.
רוב הלוויינים הפועלים כיום מופעלים על ידי פאנלים סולאריים הממירים את אור השמש לחשמל על ידי קליטת פוטונים ויצירת חוסר איזון פוטנציאלי בחומרים של תאי הפאנל היוצרים את הזרם החשמלי. לוחות אלו עושים את עבודתם היטב, אך בחלל עמוק מעבר למסלול של מאדים, או בתנאים קשים כמו סופות אבק של מאדים או הלילות הארוכים על הירח, אור השמש פשוט אינו יכול להפיק את האנרגיה הדרושה.
כחלופה, חלליות רבות נושאות על הסיפון גנרטורים תרמיים רדיואיזוטופים מרובים (MMRTGs), המשתמשים בשיפוע טמפרטורה כדי לייצר חשמל. במילים אחרות, הרדיואיזוטופ מייצר חום, והצמדים התרמיים ממירים אותו ישירות לחשמל. עיקרון זה מוכר למהנדסים ונמצא בשימוש נרחב על פני כדור הארץ לדברים כמו מכשירי רדיו ותנורים המונעים בנפט שיכולים גם לטעון מכשירים ניידים.
הבעיה עם MMRTGs היא שהם מגושמים יחסית. לדוגמא, לזוג המשמש ברובר Perseverance של נאס"א קוטר של 64 ס"מ, אורך של 66 ס"מ ומשקל של 45 ק"ג. כל אחד מהם מכיל 4,8 ק"ג של פלוטוניום דו-חמצני כדלק, המספק חום לצמדים תרמיים במצב מוצק במהלך ריקבון של יסודות רדיואקטיביים.
כתוצאה מכך, MMRTGs אלה מיועדים לחלליות גדולות מאוד, והתמדה היא בגודל של רכב שטח. הסיבה לכך היא שלמערכת שבה נעשה שימוש יש רק כל כך הרבה הספק ספציפי, שהוא מדד לכמה וואט כוח ניתן להפיק ליחידת מכונה. למכונית משפחתית הספק ספציפי של 50 עד 100 ואט/ק"ג, בעוד שלמטוס קרב יש כ-10 ואט/ק"ג. לעומת זאת, ל-MMRTG יש יחס של כ-000 W/kg.
על ידי התחשבות בתרמודינמיקה של גודל, משקל והספק (SWaP) של מכשיר אפשרי, פרויקט נאס"א מקווה להפחית את היחס הזה בסדר גודל ל-3 ואט/ק"ג, עם הפחתה משמעותית לא פחות בנפח.
זה מושג על ידי שימוש בעקרון חדש, שהוא בעצם פאנל סולארי שפועל הפוך. כאשר פאנל סולארי קולט אור, חלקו הופך לחשמל ורובו הופך לחום. מקור הכוח הרדיואיזוטופי החדש פועל על עיקרון של אלמנט תרמו-רדיטיבי, שבו חום בצורת אור אינפרא אדום פוגע בפאנל עם אלמנטים עשויים אינדיום, ארסן, אנטינומיה וזרחן בשילובים שונים. זה יוצר הבדל פוטנציאלי עם קוטביות הפוכה מזו שמתרחשת בתאים סולאריים.
בקיצור, אלמנט תרמי יוצר חשמל מחום ומשחרר את האנרגיה המושקעת בצורה של פוטונים אינפרא אדום. לא רק שזה עובד בכיוון ההפוך של הפאנל הסולארי, אלא שהוא גם הרבה יותר יעיל. התוצאה היא מחולל קרינה תרמית חדש (TRG).
אם ניתן ליישם את הטכנולוגיה החדשה הזו, פירוש הדבר שמשימות עתידיות לצדק ומחוצה לה, או למכתשים המוצללים באופן קבוע באזורי הקוטב של הירח, יוכלו להשתמש בחללית בגודל CubeSat עם גנרטורים קטנים כדי לספק להם את כל את הכוח שהם צריכים.
מעניין גם: