Главная / Новости / Отрасли ТЭК / Марсоход Perseverance использует ядерную энергию

Новости


16:18, 3 Марта 21
Атомная Мир
Марсоход Perseverance использует ядерную энергию

Марсоход Perseverance использует ядерную энергию Ученые NASA изучают поверхность Марса с помощью ядерных технологий, надеясь найти признаки жизни. Если всё пойдет по плану, Perseverance может стать первым марсоходом, который вернется на Землю.

Марсоход Perseverance («Настойчивость») будет исследовать на Красной планете почву вокруг кратера Hezero, и поможет ему в этом радиоизотопный термоэлектрический генератор на борту - ядерная батарея с зарядом в 10,6 фунтов плутониевого топлива. Она будет питать Perseverance в течение 14 лет. Космический аппарат отбирает образцы грунта, которые будут изучаться на месте, а в дальнейшем - доставлены на Землю для научных исследований.
 
У нового ровера NASA нет солнечных батарей. Он питается электричеством от ядерно-энергетической системы — многоцелевого радиоизотопного термоэлектрического генератора (MMRTG или РИТЭГ), который установлен в задней части аппарата.
 
MMRTG использует тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов и преобразует её в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора. Он имеет массу 45 кг и использует 4,8 кг диоксида плутония в качестве источника энергии. На момент запуска марсохода с Земли генератор вырабатывал примерно 110 Ватт, но с каждым годом это значение будет снижаться. Также на ровере установлены две литий-ионных перезаряжаемых батареи. Радиоизотопный термоэлектрический генератор, предоставленный Министерством энергетики США, должен обеспечить 14 лет работы марсохода.
 
В отличие от ядерных реакторов, энергосистеме марсохода не нужно поддерживать реакцию деления. Выходная мощность RTG невелика — всего несколько сотен ватт, КПД тоже мал. Генератор использует тепло, выделяемое при распаде плутония-238, и преобразует его в электричество.
 
Система способна бесперебойно работать без какого-либо обслуживания. Доказательство тому — сигналы от двух зондов Voyager, запущенных в космос в конце 1970-х годов и оснащенных аналогичными системами. Всего RTG использовались уже более чем в двух десятках миссий по исследованию дальнего космоса.
 
«Плутоний-238 является уникальным изотопом, который распадается под действием альфа-излучения. Благодаря этому он генерирует много тепла, — говорит руководитель программы снабжения плутонием Роберт Уэм из Национальной лаборатории Окриджа, которая в настоящее время сотрудничает с NASA. — Для такого небольшого аппарата, как Perseverance, не нужно интенсивное деление. Достаточно термического распада».
 
Первые три ровера (Sojourner, Spirit и Opportunity) использовали солнечную энергию. Четвертый ровер Curiosity, который опустился на Красную планету в 2012 году, инженеры оснастили ядерной батареей, в которой, кстати, находится российский плутоний.  Но теперь у США есть свой изотоп.
 
Процесс строительства ядерной батареи начинается в Национальной лаборатории Айдахо, где производится нептуний-237 — радиоактивный оксид металла. Затем он направляется в Теннесси для прессования в таблетки размером с карандашные ластики. Затем «таблетки» укладываются в металлические стержни (по 52 штуки в каждый), которые, в свою очередь, помещаются в ядерный реактор либо в Окридже, либо в Национальной лаборатории Айдахо. Затем стержни в реакторе бомбардируются нейтронами для преобразования в плутоний. После остывания в течение нескольких месяцев плутоний отправляется в Лос-Аламосскую национальную лабораторию в Нью-Мексико, где другая машина прессует небольшие плутониевые шарики. На последнем этапе плутоний помещается в корпуса из иридия — практически неразрушимого металла, который препятствует проникновению радиации во внешнюю среду.
 
Некоторые предыдущие марсоходы, в частности Curiosity, полагались в своей работе на солнечную энергию, но Perseverance использует ядерную батарею - из-за того, что световой энергии недостаточно. NASA поставило цель провести больше экспериментов и исследований с использованием устройствами с электрическим приводом, поэтому Perseverance нуждался в гораздо большем количестве энергии. К тому же, марсианский год длится вдвое дольше земного. В отличие от предшественников, ровер сможет работать и по ночам, и в условиях пыльных бурь, что было бы невозможным при использовании солнечных батарей, так как фотоэлектрические панели в таких условиях быстро загрязняются песком и пылью.
 
В ядерной батарее используется термопар для преобразования тепла, выделяемого при распаде радиоактивного материала в электричество в результате эффекта Зеебека. Этот тип генератора является самым надежным, поскольку не имеет движущихся частей.
 
«Персеверанс», разработанный для исследования кратера Езеро на Марсе в рамках миссии Американского аэрокосмического агентства, стартовал с Земли 30 июля 2020 года. Полёт продолжался около семи месяцев. Посадка на Марс была произведена 18 февраля 2021 года в автоматическом режиме.
 
Марсоход имеет 7 научных инструментов для изучения поверхности Марса в районе кратера Езеро, где, по мнению учёных, могут находиться дельты высохших рек. Аппарат оснащен камерами для съёмки и микрофонами для записи звука, а также укомплектован отдельным беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) вертолётного типа. Первый в мире внеземной вертолет Ingenuity («Индженьюити», в переводе с англ. — «Изобретательность») поможет обнаружить новые локации для изучения.
 
Как только будет найдено подходящее место для «вертолетной площадки», марсоход выпустит Ingenuity для выполнения серии тестовых полетов в течение 30-дневного экспериментального периода. Автономный беспилотник-разведчик массой 1,8 кг использует солнечные батареи. 
 
 
Во время первого полета геликоптер взлетит вверх на несколько футов, зависнет в воздухе примерно на 20-30 секунд и «примарсится». После этого команда предпримет дополнительные экспериментальные полеты на все большее расстояние и большую высоту. После того, как вертолет завершит демонстрацию технологий, Perseverance продолжит свою научную миссию.
 
Пятисуставный роботизированный манипулятор-«рука» длиной 2,1 м вместе с поворачиваемой башней-турелью предназначены для захвата и анализа геологических образцов с марсианской поверхности.
 
Преобразование тепловой энергии в электрическую происходит с помощью полупроводникового преобразователя (термобатареи). Источником тепловой энергии является радионуклидный источник. В какой-то момент запас изотопа в генераторе истощится, и тогда марсоход остановится.
 
В России РИТЭГи используются для питания удаленного научного оборудования и прочих систем, а также маяков. 
 
Начиная с первых шагов по освоению космоса, США и Советский Союз разрабатывали ядерные батареи для космических аппаратов. В этих устройствах применялись термоэлектрические материалы, с помощью которых тепло ядерной реакции напрямую преобразовывалось в электроэнергию. Такие установки были очень компактными, так как в них отсутствовали парогенераторы, турбины, генераторы. Но эффективность подобных устройств крайне низка (КПД варьируется в пределах 3—7% и даже в экспериментах не превышает 10%).
 
Небольшие ядерные реакторы и атомные батареи уже давно используются при создании беспилотных спутников-шпионов. И NASA, и советская космонавтика потратили огромные суммы, пытаясь создать безопасную систему, которая бы обеспечила движение космического корабля в пространстве, после  того, как он покинет Землю. Такие звездолеты можно сравнить с атомными субмаринами.
 
Большинство космических кораблей оснащены химическими ракетами, а дополнительную энергию они получают от солнечных модулей, однако существующая технология непрактична для межпланетных полетов, даже для рейса к нашему самому близкому планетарному соседу, Марсу.
 


Все новости за сегодня (32)
12:04, 29 Марта 24

МЭС Волги внедрили современную релейную защиту на двух центрах питания Нижегородской области

дальше..
11:56, 29 Марта 24

Прирост «зеленой» генерации в Китае на 200 ГВт в 2023 году стал возможен благодаря развитию технологий постоянного тока

дальше..
11:33, 29 Марта 24

«Пермэнерго» содействует созданию доступной зарядной инфраструктуры для электротранспорта

дальше..
11:31, 29 Марта 24

Самовольное подключение оборудования оставило без газа два многоквартирных дома в Екатеринбурге

дальше..
11:29, 29 Марта 24

Казатомпром обсудил перспективы развития атомной отрасли на международных площадках

дальше..
10:13, 29 Марта 24

Новосибирские энергетики повысили надежность электроснабжения очистных сооружений мегаполиса

дальше..
10:08, 29 Марта 24

В Чувашии подключена к газу котельная образовательного комплекса в селе Янгличи

дальше..
10:06, 29 Марта 24

Эн+ подготовил к паводковому периоду четыре ГЭС

дальше..
10:04, 29 Марта 24

«Россети» заменят опоры на ЛЭП, участвующих в электроснабжении тяговых подстанций Транссиба в Приамурье

дальше..
09:27, 29 Марта 24

«Приморские электрические сети» вынесли опору ЛЭП 110 кВ «Славянка-Троица-Краскино» за пределы русла реки Виноградовка

дальше..
08:25, 29 Марта 24

Новосибирские ТЭЦ отремонтируют дымовые трубы

дальше..
08:19, 29 Марта 24

Опытный вентиляторный завод в Санкт-Петербурге запитан от подстанции 110 кВ «Стенд»

дальше..
07:49, 29 Марта 24

В Краснодарском крае газифицирована новая поликлиника в станице Старовеличковская

дальше..
07:45, 29 Марта 24

МЭС Урала установят порядка 300 птицезащитных устройств на магистральных ЛЭП в Приуралье

дальше..
06:38, 29 Марта 24

Уралхиммаш отгрузил оборудование для котлов Краснодарской ТЭЦ

дальше..
06:37, 29 Марта 24

Белоярская АЭС отправила на утилизацию более 500 тонн металла в 2023 году

дальше..
06:34, 29 Марта 24

Студенты НГТУ НЭТИ вышли в полуфинал инженерного чемпионата CASE-IN

дальше..
06:31, 29 Марта 24

В Кугарчинском районе Республики Башкортостан проложен межпоселковый газопровод

дальше..
06:27, 29 Марта 24

МЭС Востока расчистят более 11 тысяч гектаров просек магистральных ЛЭП в Дальневосточном регионе

дальше..
05:49, 29 Марта 24

Топ-менеджер «Росатома» Геннадий Сахаров арестован по делу о взятке

дальше..
05:39, 29 Марта 24

В Чувашии введен в эксплуатацию газопровод в деревне Вторые Вурманкасы

дальше..
05:36, 29 Марта 24

РусГидро рекультивирует Силинский карьер с использованием золы Артемовской ТЭЦ

дальше..
05:34, 29 Марта 24

Росатом получил Гран-при кадровой премии «Хрустальная пирамида»

дальше..
05:30, 29 Марта 24

«РН-Няганьнефтегаз» за 5 лет высадил 2 млн деревьев на площади 500 га

дальше..
05:25, 29 Марта 24

МЭС Юга обновят разъединители на высоковольтных подстанциях Кубани

дальше..
05:14, 29 Марта 24

В Карелии подключено к сетевому газу первое домовладение в селе Видлица

дальше..
05:06, 29 Марта 24

Сахалинская ГРЭС-2 и Южно-Сахалинская ТЭЦ-1 готовы к прохождению паводка

дальше..
00:50, 29 Марта 24

Ворота в океан: 53 года назад во Врангеле стартовала Всесоюзная ударная комсомольская стройка

дальше..
00:39, 29 Марта 24

17 теплых сказок для культурного диалога

дальше..
00:30, 29 Марта 24

Вкус воздуха на АЗС

дальше..
00:24, 29 Марта 24

Электроэнергетический дивизион Росатома направил 6,232 млрд рублей на охрану окружающей среды

дальше..
00:18, 29 Марта 24

В «МЭИ» проходит II Всероссийская научно-практическая конференция «Непорожневские чтения»

дальше..
 

Поздравляем!
Сибирский химический комбинат отмечает свое 75-летие Сибирский химический комбинат отмечает свое 75-летие

26 марта 1949 года Советом министров СССР принято решение о строительстве Зауральского машиностроительного завода (Комбинат 816, п/я 129, п/я 153, п/я В-2994, Сибирский химический комбинат - СХК). Строительство основных заводов началось в 1951 году.



О проекте Размещение рекламы на портале Баннеры и логотипы "Energyland.info"
Яндекс цитирования         Яндекс.Метрика