Avancerad Stirling radioisotopgenerator

Utskuren diagram över den avancerade Stirling radioisotopgeneratorn

Den avancerade Stirling-radioisotopgeneratorn ( ASRG ) är ett radioisotopkraftsystem som först utvecklades vid NASA:s Glenn Research Center . Den använder en Stirling- kraftomvandlingsteknik för att omvandla radioaktivt sönderfallsvärme till elektricitet för användning på rymdfarkoster . Energiomvandlingsprocessen som används av en ASRG är ungefär fyra gånger effektivare än i tidigare radioisotopsystem för att producera en liknande mängd ström, och gör att den kan använda ungefär en fjärdedel av plutonium-238 som andra liknande generatorer .

Trots uppsägning av ASRG-flygutvecklingskontraktet 2013, fortsätter NASA en liten investeringstestning av privata företag. Flygfärdiga Stirling-baserade enheter förväntas inte före 2028.

Utveckling

Utvecklingen genomfördes 2000 under gemensam sponsring av United States Department of Energy (DoE), Lockheed Martin Space Systems och Stirling Research Laboratory vid NASA:s Glenn Research Center (GRC) för potentiella framtida rymduppdrag .

2012 valde NASA ett soldrivet uppdrag ( InSight ) för det interplanetära uppdraget Discovery 12 , vilket förnekade behovet av ett radioisotopkraftsystem för 2018 års uppskjutning.

DOE avbröt Lockheed-kontraktet i slutet av 2013, efter att kostnaden hade stigit till över 260 miljoner dollar, 110 miljoner dollar mer än ursprungligen förväntat. Det beslutades också att använda kvarvarande programhårdvara för att konstruera och testa en andra ingenjörsenhet (för testning och forskning), som färdigställdes i augusti 2014 i en avslutningsfas och skickades till GRC. Tester gjorda 2015 visade effektfluktuationer efter bara 175 timmars drift, de blev vanligare och större i omfattning.

NASA behövde också mer finansiering för fortsatt plutonium-238-produktion (som kommer att användas i befintliga MMRTGs för långdistanssonder under tiden) och beslutade att använda besparingarna från ASRG-avbokningen för att göra det istället för att ta finansiering från vetenskapsuppdrag.

Trots uppsägning av ASRG-flygutvecklingskontraktet fortsätter NASA en liten investering som testar Stirling-omvandlarteknologier som utvecklats av Sunpower Inc. och Infinia Corporation, förutom enheten som levereras av Lockheed och ett värmerör med variabel konduktans som levereras av Advanced Cooling Technologies, Inc. Flygfärdiga enheter baserade på Stirling-teknik förväntas inte förrän 2028.

Specifikationer

Den högre omvandlingseffektiviteten för Stirling-cykeln jämfört med den för radioisotop-termoelektriska generatorer (RTG) som användes i tidigare uppdrag ( Viking , Pioneer , Voyager , Galileo , Ulysses , Cassini , New Horizons , Mars Science Laboratory och Mars 2020 ) skulle ha erbjudit en fördelen med en fyrfaldig minskning av PuO ₂ bränsle, vid halva massan av en RTG. Den skulle ha producerat 140 watt el med en fjärdedel av det plutonium som en RTG eller MMRTG behöver.

De två färdiga enheterna hade dessa förväntade specifikationer:

≥14 års livslängd
Nominell effekt: 130 W
Vikt: 32 kg (71 lb)
Systemeffektivitet: ≈ 26 %
Total massa av plutonium-238 -dioxid: 1,2 kg (2,6 lb)
Plutonium inrymt i två moduler för allmänna värmekällor (“Pu ²³⁸ Bricks”)
Mått: 76 cm × 46 cm × 39 cm (2,5 fot × 1,5 fot × 1,3 fot)

Flygförslag

ASRG kan installeras på en mängd olika fordon, från orbiters, landare och rovers till ballonger och planetbåtar. En rymdfarkost som föreslogs för att använda denna generator var TiME -båtlandningsuppdraget till Titan , den största månen på planeten Saturnus , med en uppskjutning avsedd för januari 2015, eller 2023. I februari 2009 tillkännagavs att NASA/ESA hade gett Europa Jupiter Systemuppdrag (EJSM/Laplace) uppdragsprioritet före Titan Saturn System Mission (TSSM), som kunde ha inkluderat TiME. I augusti 2012 förlorade TiME även 2016 års Discovery-klasstävling mot InSight Mars-landaren.

Uppdraget Herschel Orbital Reconnaissance of the Uranian System (HORUS) föreslog att man skulle använda tre ASRG:er för att driva en orbiter för det uraniska systemet. Ett annat Uranus-sondkoncept som använde ASRG var MUSE som har utvärderats som både ett ESA L-klass uppdrag och New Frontiers förbättrat uppdrag. Jupiter Europa Orbiter- uppdraget föreslog att man skulle använda fyra ASRG för att driva en orbiter i det jovianska systemet. En annan möjlighet var Mars Geyser Hopper .

Det föreslogs 2013 att flyga tre ASRG-enheter ombord på FIRE- sonden för att studera Jupiters måne Io för New Frontiers-programmet Mission 4.

Se även

externa länkar

Advanced Stirling Technology Development vid NASA Glenn Research Center Arkiverad 2017-05-13 på Wayback Machine på NASA, 2015 (PDF)
ASRG Technical Interchange Meeting på NASA, 2015 (PDF)
Advanced Stirling Converter [ sic ] Utveckling för NASA Radioisotope Power Systems . Sunpower, Inc. & GRC. 1 april 2015.