Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема в разрезе усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга

Расширенный Stirling радиоизотопный генератор ( ASRG ) является радиоизотопной энергосистемой впервые разработан в НАСА Glenn Research Center и . Он использует технологию преобразования энергии Стирлинга для преобразования тепла радиоактивного распада в электричество для использования на космических кораблях . Процесс преобразования энергии, используемый ASRG, примерно в четыре раза более эффективен, чем в предыдущих радиоизотопных системах для производства аналогичного количества энергии, и позволяет использовать около четверти плутония-238 в качестве других аналогичных генераторов .

Несмотря на расторжение контракта на разработку полета ASRG в 2013 году, НАСА продолжает небольшие инвестиционные испытания, проводимые частными компаниями. Готовые к полету установки на базе Стирлинга ожидаются к 2028 году.

Развитие [ править ]

Разработка проводилась в 2000 году при совместном спонсорстве Министерства энергетики США (DoE), Lockheed Martin Space Systems и Исследовательской лаборатории Стирлинга [1] в Исследовательском центре Гленна НАСА для потенциальных будущих космических миссий .

В 2012 году НАСА выбрало миссию на солнечной энергии ( InSight ) для межпланетной миссии Discovery 12 , для которой в противном случае потребовалась бы система радиоизотопного питания для запланированного на 2016 год запуска (который, как оказалось, впоследствии был отложен до 2018 года).

Министерство энергетики расторгло контракт с Lockheed в конце 2013 года после того, как его стоимость превысила 260 миллионов долларов, что на 110 миллионов долларов больше, чем ожидалось изначально. [2] [3] [4] [5] Также было решено использовать оставшееся программное обеспечение при создании и тестировании второго инженерного блока (для тестирования и исследования), что было завершено в августе 2014 года на этапе закрытия. и отправлены в GRC. [6] [7] Тестирование, проведенное в 2015 году, показало, что колебания мощности всего через 175 часов работы становятся все более частыми и значительными. [8]

НАСА также нуждалось в дополнительном финансировании для продолжения производства плутония-238 (который пока что будет использоваться в существующих MMRTG для зондов большой дальности), и оно решило использовать для этого экономию от отмены ASRG, а не получать финансирование от научных миссий. [7]

Несмотря на расторжение контракта на разработку полета ASRG, НАСА продолжает небольшие инвестиционные испытания технологий преобразователей 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] Готовые к полету устройства на основе технологии Стирлинга не появятся раньше 2028 года. [10]

Технические характеристики [ править ]

Более высокая эффективность преобразования цикла Стирлинга по сравнению с эффективностью радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГов), использовавшихся в предыдущих миссиях ( Viking , Pioneer , Voyager , Galileo , Ulysses , Cassini , New Horizons , Mars Science Laboratory и Mars 2020 ) могла бы предложить преимущество четырехкратного сокращения топлива PuO 2 при вдвое меньшей массе РИТЭГа. Он произвел бы 140 Вт электроэнергии, используя четверть плутония, необходимого для РИТЭГ или MMRTG. [11]

Два готовых блока имели следующие ожидаемые характеристики: [12]

  • ≥14 лет жизни
  • Номинальная мощность: 130 Вт
  • Масса: 32 кг (71 фунт)
  • КПД системы: ≈ 26%
  • Общая масса диоксида плутония-238 : 1,2 кг (2,6 фунта)
  • Плутоний в двух модулях источников тепла общего назначения (« кирпичи из Pu 238 »).
  • Размеры: 76 см × 46 см × 39 см (2,5 футов × 1,5 футов × 1,3 футов)

Предложения по полету [ править ]

ASRG могут быть установлены на самых разных транспортных средствах, от орбитальных аппаратов, спускаемых аппаратов и вездеходов до воздушных шаров и планетарных лодок. Космический корабль, предложенный для использования этого генератора, представлял собой миссию лодки-спускаемого аппарата TiME к Титану , самому большому спутнику планеты Сатурн , с запуском, намеченным на январь 2015, [13] [14] или 2023 года. [15] В феврале 2009 года это было. объявили, что NASA / ESA отдали приоритет миссии Europa Jupiter System Mission (EJSM / Laplace) перед Системной миссией Titan Saturn (TSSM), которая могла бы включать TiME. [16] [17] В августе 2012 года TiME также проиграла соревнование класса Discovery 2016 InSight.Посадочный модуль на Марс. [18]

Миссия HORUS предлагала использовать три ASRG для питания орбитального корабля системы Урана . [19] Другой концепцией зонда Урана, использующей ASRG, был MUSE, который был оценен как миссия ЕКА L-класса и расширенная миссия New Frontiers. [20] Миссия Jupiter Europa Orbiter предложила 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 для программы New Frontiers Mission 4. [21] [22]

См. Также [ править ]

  • Ядерная энергия в космосе
  • Блок радиоизотопного нагревателя
  • двигатель Стирлинга
  • Радиоизотопный генератор Стирлинга

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б «Исследовательская лаборатория Стирлинга / Преобразование тепловой энергии» . Проверено 12 августа 2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  2. ^ Отмена ASRG в контексте будущих планетарных исследований
  3. ^ Завершение программы ASRG . Автор: Кейси Драйер. 23 января 2014 г.
  4. ^ Поддержка Исследовательским центром 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.
  5. ^ "Испытания усовершенствованной установки по разработке радиоизотопных генераторов Стирлинга в Исследовательском центре Гленна" (PDF) . Проверено 20 мая 2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  6. ^ "Конструкторская установка усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга 2 (ASRG EU 2) Окончательная сборка" (PDF) . Проверено 20 мая 2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  7. ^ a b «Команда Lockheed Shrinking ASRG в начале работы по закрытию - SpaceNews.com» . 16 января 2014 . Проверено 31 августа 2016 года .
  8. ^ Расширенное исследование аномалий блока 2 разработки радиоизотопных генераторов Стирлинга . НАСА. Левандовски, Эдвард Дж., Доббс, Майкл В. и Орити, Сальваторе М. Опубликовано 30 марта 2018 г.
  9. ^ Оптимизированная резервная система охлаждения с тепловыми трубками, испытанная с помощью преобразователя Стирлинга [sic] . (PDF) НАСА GRC. 1 марта 2016 г.
  10. ^ "Техническое совещание Стирлинга" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 20 апреля 2016 года . Проверено 8 апреля 2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  11. ↑ Леоне, Дэн (11 марта 2015 г.). "Запасы плутония в США пригодны для еще двух ядерных батарей после Марса 2020" . Космические новости . Проверено 12 марта 2015 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  12. ^ Reckart, Тимоти А. (22 января 2015). "Усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга" . Исследовательский центр Гленна . НАСА. Архивировано из оригинала на 2016-03-30 . Проверено 8 апреля 2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  13. ^ Stofan, Эллен (25 августа 2009). "Titan Mare Explorer (TiME): Первое исследование внеземного моря" (PDF) . Архивировано 24 октября 2009 года (PDF) . Проверено 3 ноября 2009 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  14. ^ Titan Mare Explorer (TiME) Архивировано 24октября2009 г. в Wayback Machine : Первое исследование внеземного моря
  15. ^ Titan Mare Explorer: TiME для Титана . (PDF) Лунно-планетный институт (2012).
  16. ^ "НАСА и ЕКА уделяют приоритетное внимание миссиям на внешних планетах" . НАСА. 18 февраля 2009 г.
  17. ↑ Ринкон, Пол (18 февраля 2009 г.). «Юпитер в прицелах космических агентств» . BBC News .
  18. ^ Vaştag, Брайан (20 августа 2012). «НАСА отправит на Марс робот-дрель в 2016 году» . Вашингтон Пост .
  19. ^ Смит, RM; Yozwiak, AW; Lederer, AP; Черепаха, EP (2010). "HORUS - орбитальная разведка системы Урана" Herschel ". 41-я Конференция по изучению Луны и планет (1533): 2471. Bibcode : 2010LPI .... 41.2471S .
  20. ^ [1]
  21. ^ Flyby Ио с повторными Encounters: концептуальный дизайн для 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. Траммелл, Джейсон Реймуллер, Чарльз Дж. Бадни, Лесли Л. Лоуз. Достижения в космических исследованиях , том 60, выпуск 5, 1 сентября 2017 г., страницы 1080-1100
  22. ^ Flyby Ио с повторным Encounters (огнь): Новая Frontiers миссия предназначена для изучения Сокровенного Вулканического тела в Солнечной системе . (PDF) RWK Potter, ML Cable, J. Cum-bers, DM Gentry, TN Harrison, S. Naidu, S. Padovan6, CW Parker, J. Reimuller, S. Shkolyar, TA. Su-er, JR Szalay, HJ Trammell, CC Walker, JL Whitten и CJ Budney. 44-я Конференция по изучению луны и планет (2013 г.) .

Внешние ссылки [ править ]

  • Разработка передовых технологий Стирлинга в НАСА, Исследовательский центр Гленна. Архивировано 13 мая 2017 г. на Wayback Machine в НАСА, 2015 г. (PDF)
  • Техническое совещание ASRG в НАСА, 2015 г. (PDF)
  • Разработка усовершенствованного преобразователя Стирлинга [sic] для радиоизотопных энергетических систем НАСА . Sunpower, Inc. и GRC. 1 апреля 2015 г.