NASA har givet grønt lys til et Rochester Institute of Technology-projekt for at udvikle en atomenergikilde ti gange mindre end dem, der i øjeblikket bruges til planetariske missioner.
De fleste satellitter i drift i dag er drevet af solpaneler, der omdanner sollys til elektricitet ved at absorbere fotoner og skabe en potentiel ubalance i materialerne i panelcellerne, der genererer den elektriske strøm. Disse paneler udfører deres arbejde meget godt, men i dybt rum uden for Mars' kredsløb eller under barske forhold som støvstorme fra Mars eller de lange nætter på Månen, kan sollys simpelthen ikke producere den nødvendige energi.
Som et alternativ bærer mange rumfartøjer multi-mission radioisotop termiske generatorer (MMRTG'er) om bord, som bruger en temperaturgradient til at generere elektricitet. Med andre ord producerer radioisotopen varme, og termoelementerne omdanner den direkte til elektricitet. Dette princip er velkendt for ingeniører og er meget brugt på Jorden til ting som petroleumsdrevne radioer og ovne, der også kan oplade mobile enheder.
Problemet med MMRTG'er er, at de er relativt omfangsrige. For eksempel har parret brugt på NASAs Perseverance rover en diameter på 64 cm, en længde på 66 cm og en vægt på 45 kg. Hver af dem indeholder 4,8 kg plutoniumdioxid som brændstof, der leverer varme til faststof-termoelementer under henfaldet af radioaktive grundstoffer.
Som et resultat er disse MMRTG'er designet til meget store rumfartøjer, og Perseverance er på størrelse med en SUV. Dette skyldes, at systemet, der bruges, kun har så meget specifik effekt, som er et mål for, hvor mange watt effekt, der kan produceres pr. enhed af maskinen. En familiebil har en specifik effekt på 50 til 100 W/kg, mens et kampfly har omkring 10 W/kg. I modsætning hertil har MMRTG et forhold på omkring 000 W/kg.
Ved at overveje størrelsen, vægten og effekten (SWaP) termodynamikken af en mulig enhed, håber NASA-projektet at reducere dette forhold med en størrelsesorden til 3 W/kg med en lige så betydelig reduktion i volumen.
Dette opnås ved at bruge et nyt princip, som i det væsentlige er et solpanel, der fungerer omvendt. Når et solpanel absorberer lys, omdannes noget af det til elektricitet, og det meste omdannes til varme. Den nye radioisotopstrømkilde fungerer efter princippet om et termostrålingselement, hvor varme i form af infrarødt lys rammer et panel med elementer lavet af indium, arsen, antinomi og fosfor i forskellige kombinationer. Dette skaber en potentialforskel med den modsatte polaritet til den, der forekommer i solceller.
Kort sagt, et termostrålingselement genererer elektricitet fra varme og frigiver den brugte energi i form af infrarøde fotoner. Dette virker ikke kun i den modsatte retning af solpanelet, men det er også meget mere effektivt. Resultatet er en ny termisk strålingsgenerator (TRG).
Hvis denne nye teknologi kan omsættes i praksis, vil det betyde, at fremtidige missioner til Jupiter og videre, eller til de permanent skyggede kratere i Månens polarområder, vil være i stand til at bruge CubeSat-størrelse rumfartøjer med små generatorer til at forsyne dem med alt. den kraft, de har brug for.
Også interessant: