Çok görevli radyoizotop termoelektrik üreteci

Çok görevli radyoizotop termoelektrik üreteci (MMRTG, Multi-mission radioisotope thermoelectric generator), Mars Bilim Laboratuvarı (MSL - Mars Science Laboratory) gibi NASA'nın uzay görevleri için geliştirilen bir tür radyoizotop termoelektrik üretecidir ve Amerika Birleşik Devletleri Enerji Dairesi Nükleer Enerji Ofisi bünyesindeki Uzay ve Savunma Gücü Sistemleri Dairesi yetkisi altındadır. MMRTG, Aerojet Rocketdyne ve Teledyne Energy Systems kuruluşlarından oluşan bir ekip tarafından geliştirilmiştir.

Arka plân

Uzay keşif görevleri, uzay aracına ve bilim araçlarına elektrik ve ısı sağlamak için güvenli, güvenilir, uzun ömürlü güç sistemleri gerektirir. Benzersiz bir güç kaynağı olan radyoizotop termoelektrik üreteci (RTG) - esasen ısıyı güvenilir bir şekilde elektriğe dönüştüren bir nükleer bataryadır. Radyoizotop gücü, sekiz Dünya yörüngesindeki görevde, dış gezegenlerin her birine ve 11nci'nin ardından Dünya'nın uydusu Ay'a kadar olan Apollo görevlerinin her birine seyahat eden sekiz diğer görevde kullanılmıştır. Güneş Sistemi dışı görevlerden bazıları Pioneer, Voyager, Ulysses, Galileo, Cassini ve New Horizons görevleridir. Voyager 1 ve Voyager 2'deki RTG'ler 1977'den beri etkinlik gösteriyor. Benzer şekilde, Radyoizotop Isı Üniteleri (RHU, Radioisotope Heat Units), Apollo 11'deki kritik bileşenlere ve Mars gezginlerinin ilk iki nesline ısı sağlamak için kullanılmıştı. Toplamda, son dört yılda, ABD tarafından 26 görev ve 45 RTG başlatıldı.

İşlev

RTG'ler, bir radyoizotopun doğal çürümesi yoluyla ısıyı elektriğe dönüştürür. MMRTG'nin ısı kaynağı plütonyum-238 dioksittir. Katı hâl termoelektrik çiftler, ısıyı elektriğe dönüştürür. Güneş ışınlarından güç üreten güneş panellerinden farklı olarak, RTG'ler Güneş'e bağlı değildir, bu yüzden derin uzay görevlerinde kullanılabilirler.

Geçmiş

2003 yılının Haziran ayında, Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı (DOE) MMRTG geliştirilmesi işini, Aerojet Rocketdyne tarafından yönetilen bir ekibe verdi. Aerojet Rocketdyne ve Teledyne Energy Systems önceki uzay keşif görevleri için Teledyne tarafından geliştirilen bir önceki termoelektrik enerji üreteci olan SNAP-19 tasarımını temel alarak bir MMRTG tasarım konsepti üzerinde işbirliğine soyundu. SNAP-19'lar Pioneer 10 ve Pioneer 11 görevlerinin yanı sıra Viking 1 ve Viking 2 uzay araçlarına da güç vermişti.

Tasarım ve özellikler

MMRTG, ABD Enerji Dairesi tarafından sağlanan sekiz adet Pu-238 dioksit genel amaçlı ısı kaynağı (GPHS) modülü ile desteklenmektedir. Başlangıçta, bu sekiz GPHS modülü yaklaşık 2 kW termal güç üretir. MMRTG tasarımında PbTe/TAGS termoelektrik çiftleri (Teledyne Energy Systems'tan) bulunur; burada TAGS malzemesi Tellür (Te), Gümüş (Ag), Germanyum (Ge) ve Antimon (Sb) içeren bir malzemedir. MMRTG, görevin başlangıcında 125 W elektrik enerjisi üretmek üzere tasarlanmıştır ve 14 yıl sonra yaklaşık güç 100 W değerine düşer. With a mass of 45 kg 45 kg kütleye sahip olan MMRTG, yaşamının başlangıcında yaklaşık kilogramı başına 2,8 W elektrik gücü sağlar.
MMRTG tasarımı, hem uzay boşluğunda hem de Mars yüzeyinde olduğu gibi gezegen atmosferi koşularında çalışabilir. MMRTG için tasarım hedefleri arasında yüksek derecede güvenlik sağlanması, en az 14 yıl olan ömrü boyunca güç seviyelerini iyileştirme ve ağırlığı en aza indirme yer almaktaydı.

Uzay görevlerinde kullanım

Curiosity, 6 Ağustos 2012'de Gale Kraterine başarıyla inen Mars Bilim Laboratuvarı gezgini, bileşenleri ve bilim enstrümanlarına ısı ve elektrik sağlamak için bir MMRTG kullanıyordu. MMRTG'nin güvenilir gücü, birkaç yıl çalışmasını sağlayacaktı.
20 Şubat 2015'te bir NASA yetkilisi, NASA'nın Curiosity gezgini tarafından kullanılana benzer üç MMRTG'ye yakıt sağlayabilir yeterli plütonyum olduğunu bildirmişti. Biri zaten Mars 2020 gezginine ayrılmıştır. Diğer ikisi, belirli bir görev veya programa atanmamıştır ve 2021 yılının sonunda mevcut olabilir.