Найти в Дзене
Petr Vokhmintsev

РИТЭГ на Луне тоже работать не может. Или может?

Некто Наука наизнанку задаётся вопросом "как астронавты выгружали и устанавливали научное оборудование на Луне?" Основной вопрос у автора статьи возник по радиоизотопному источнику электричества для научной аппаратуры: Рассмотрим претензии поподробнее На самом деле срок изначально планировалось эксплуатировать оборудование один год, но этот срок немного продлили. Ну, до тех пор пока деньги не кончились. Но об этом надо умолчать. Описание внешнего вида вопросов не вызывает. Действительно цилиндр посредине и пластины радиаторов по периметру. Да принцип действия термоэлектрический. Да Солнце нагревает предметы на поверхности Луны днём и ночью они охлаждаются. И что значит "могло не хватить"? А! Температура РИТЭГ снаружи гуляет на 300 градусов за солнечный цикл. Да? А сколько он выдаёт зависит от разницы температур внутри и снаружи. ну в первом приближении. А теперь ответьте на вопрос, автор сознательно вводит читателей в заблуждение своими рассуждениями или добросовестно заблуждается? Сей

Некто Наука наизнанку задаётся вопросом "как астронавты выгружали и устанавливали научное оборудование на Луне?"

Основной вопрос у автора статьи возник по радиоизотопному источнику электричества для научной аппаратуры:

Скриншот статьи.
Скриншот статьи.

Рассмотрим претензии поподробнее

скриншот статьи
скриншот статьи

На самом деле срок изначально планировалось эксплуатировать оборудование один год, но этот срок немного продлили. Ну, до тех пор пока деньги не кончились. Но об этом надо умолчать.

Скриншот статьи
Скриншот статьи

Описание внешнего вида вопросов не вызывает. Действительно цилиндр посредине и пластины радиаторов по периметру. Да принцип действия термоэлектрический.

Да Солнце нагревает предметы на поверхности Луны днём и ночью они охлаждаются. И что значит "могло не хватить"? А! Температура РИТЭГ снаружи гуляет на 300 градусов за солнечный цикл. Да? А сколько он выдаёт зависит от разницы температур внутри и снаружи. ну в первом приближении.

А теперь ответьте на вопрос, автор сознательно вводит читателей в заблуждение своими рассуждениями или добросовестно заблуждается? Сейчас объясню в чём дело.

Логика автора понятна. Внутри горячий плутоний с температурой около 500°C (773°К)(Rod Adams "Nuclear Batteries: Tools for Space Science"), снаружи радиатор, разница температур между холодной частью и горячей определяет какое напряжение будет выдавать термоэлектрическая пара.. Днём разница температур составляет 500-127=373 градуса, а ночью 500-(-173)=673. Разница почти в два раза. Это же о-го-го сколько!

А вот и нет!

Для SNAP-27 обычно приводят такие данные: тепловая мощность источника Pu-238: около 1250 Вт, электрическая мощность: около 75 Вт.

Это значит, что в виде тепла наружу нужно было сбрасывать примерно: 1250 – 75 = 1175 Вт. То есть главный источник нагрева у РИТЭГ — не Солнце, а собственный плутониевый источник.

Габариты - длина около 0,46 м, диаметр около 0,406 м, 6 радиаторных панелей по периметру. Если прикинуть размеры панелей, суммарная двухсторонняя геометрическая площадь получается примерно 1,1–1,3 м². А вот максимальная площадь проекции при освещении Солнцем не выходит за 0,25 квадратного метра.

Солнце даёт 1367 ватт на квадрат, то есть РИТЭГ от Солнца получает максимум 342 ватта.

И как в результате Солнце поднимает температуру поверхности РИТЭГ?

По закону Стефана - Больцмана рассеиваемая мощность излучения зависит о четвёртой степени температуры. То есть нам надо рассеять 1175 и 1175+342 Ватта. Всё остальное остаётся неизменным.

корень 4-й степени из 1175 равен 5,85
корень 4-й степени из 1517 равен 6,24

Стало быть при максимальном освещении Солнцем температура поднимется на

100*(6,24/5,85-1)=6,7%

Грубо говоря, даже если взять рабочую температуру радиатора порядка 280–285°C ((553-558°К)), максимальная солнечная подсветка поднимет её лишь примерно до 310–320°C (583-593°К). Ужас какой.

На самом деле потеря мощности термопары зависит не только от разницы температур, но и от индивидуальных особенностей этой термопары. но посмотрим на задачу в лоб:

Разница температур ночью 500-280=220°С, днём - 500-317=183°С. Разница около 20%. А не почти в два раза. Кроме того, научное оборудование потребляло 56 ватт, при номинальной выработке 75. Запас больше 34%. Так что запас по мощности был приличный. Да и планировали всего на одно год научную программу.

Скриншот статьи
Скриншот статьи

Телескопическим манипулятором снимали тепловыделяющий элемент РИТЭГа. Там же плутоний. Эту радиоактивную пакость, пусть даже в герметичном контейнере, пусть даже в перчатках хватать не стоит.

И напоследок несколько картинок от разработчика SNAP-27 из брошюры изданной в июле 1966 года:

Итого: размещение прибора не в тени модуля не выглядит странным: во‑первых, Солнце не выводило его из строя, а во‑вторых, приборы старались ставить так, чтобы их не задело при старте и чтобы они не мешали работе на площадке.

Очередной низачёт.

P.S. А набор баек про лунный ровер я комментировать не буду, потому как боян.