Для исследования неизведанных просторов Вселенной в миллионах километров от Земли крайне важно обеспечить космические аппараты достаточным количеством энергии. Уже более 60 лет для этих целей применяются радиоизотопные источники, вырабатывающие электричество из тепла, выделяемого при естественном радиоактивном распаде.
Исторически в качестве топлива использовался плутоний-238 в форме оксида, но в последние десятилетия в Европе активно изучается америций-241. В январе лаборатория теплового преобразования энергии Исследовательского центра Гленна НАСА в Кливленде и Лестерский университет заключили соглашение о совместных испытаниях этой новой технологии.
Один из способов генерации электричества из радиоизотопных источников тепла — свободнопоршневой двигатель Стирлинга, машина, преобразующая тепловую энергию в электрическую. В отличие от традиционных двигателей, в нем нет кривошипно-шатунного механизма — поршни свободно перемещаются внутри цилиндров. Такой преобразователь может работать без износа десятилетиями, поскольку в нем нет поршневых колец или вращающихся подшипников.
Исследователи провели испытания генератора Стирлинга, работающего на двух имитаторах источника тепла с америцием-241.
«Изначально это была лишь концепция, но мы довели ее до прототипа, близкого к летному образцу. Самое впечатляющее — как быстро и с минимальными затратами мы этого добились. Это стало возможным благодаря тесному сотрудничеству команд НАСА и Лестерского университета. Мы мыслили одинаково», — поделился инженер-механик Сальваторе Орити из центра Гленна.
Имитатор построили в университете, он имеет точные размеры и форму реального источника энергии с америцием-241, но вместо радиоактивного распада использует встроенные нагреватели для получения эквивалентного количества тепла. В центре Гленна изготовили испытательную установку, оборудование для преобразователя и вспомогательные системы.
«Ключевая особенность этой конструкции в том, что она сохраняет работоспособность даже при отказе одного преобразователя Стирлинга, без потери мощности. Это было успешно продемонстрировано в ходе испытаний и подтверждает надежность генератора на основе америция для будущих космических миссий, включая многолетние экспедиции», — отметила планетолог Ханна Сарджент из Лестерского университета.
Испытания подтвердили жизнеспособность энергетических систем на основе америция, а целевые показатели эффективности были достигнуты. Следующим шагом станет создание более легкой и точной версии установки, которая пройдет дополнительные тесты в имитированных космических условиях.
«Я очень доволен тем, как все прошло. Обычно не удается выполнить все запланированное, но мы не только справились, но и превзошли ожидания. Надеюсь, этот успех повторится в будущем», — заключил Орити.
НАСА постепенно начинает отключать важные системы «Вояджеров»
Новая ядерная батарейка может прослужить несколько десятилетий
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram
