Марс — суровая планета. Здесь холодные ночи, мощные пылевые бури и далеко не всегда светит Солнце. Чтобы выжить в таких условиях, марсоходам нужен надёжный источник энергии. Именно из-за его отсутствия в 2018 году окончательно «заснул» легендарный Opportunity. Его солнечные панели покрыла пыль, и он перестал выходить на связь. Так что инженеры сделали ставку на совсем другую технологию — радиоизотопные термоэлектрические генераторы, или РИТЭГи.
Это настоящие «ядерные батарейки». Они работают без солнечного света, движущихся частей и постоянного обслуживания. Внутри РИТЭГа — капсула с плутонием-238. Он не взрывается и не используется в оружии, зато медленно распадается и выделяет тепло. Именно это тепло и преобразуется в электричество благодаря эффекту Зеебека. Эффект Зеебека — это физическое явление, при котором электрический ток возникает в замкнутой цепи, состоящей из двух разных металлов или полупроводников, если между местами их соединения поддерживается разная температура. Разница температур между горячим сердечником и охлаждаемой внешней оболочкой создаёт ток, который питает все системы марсохода.
сам корпус РИТЭГа герметичен, защищён от радиации и ударов, так что даже в случае аварии вероятность утечки минимальна. Эту технологию применяют не только на Марсе, но и в дальнем космосе. Например, зонды Voyager-1 и Voyager-2, запущенные ещё в 1977 году, до сих пор работают — именно благодаря РИТЭГам.
РИТЭГ с 2012-го года стоит на борту Curiosity и с 2021-го на Perseverance. Первый до сих пор бодро исследует кратер Гейл, второй — собирает образцы для будущей доставки на Землю. Внутри у него почти 5 килограммов плутония — и этого хватает на годы работы. Постепенно мощность падает, но это не критично: марсоход рассчитан с запасом. Тепло от РИТЭГа также помогает поддерживать комфортную температуру для приборов, ведь морозы на Марсе могут доходить до –100 °C.
КПД РИТЭГа невелик — около 5–7 %, но его главная сила — в надёжности. Он не зависит от освещения, не боится бури и работает 24/7.
В США РИТЭГи разрабатываются Министерством энергетики и NASA. Производство плутония-238 долгое время было заморожено, но с недавних пор его начали восстанавливать. Сейчас нарабатывается по 1 кг в год — этого хватает на несколько миссий. В России плутоний-238 производит предприятие «Маяк», а в Европе над собственной программой работает консорциум PULSAR.
На будущее тоже есть планы: NASA тестирует новые типы РИТЭГов с более высоким КПД, а также компактные ядерные реакторы — например, проект Kilopower. Но пока главным источником энергии для далеких миссий остаются именно «ядерные батарейки». Без них у нас просто не было бы шансов отправить исследователей на Марс — даже если они роботы.