다목적 방사성 동위원소 열전 발전기

Multi-mission radioisotope thermoelectric generator
MMRTG의 다이어그램.

다목적 방사성 동위원소 열전발전기(MRTG)는 미국 에너지부 산하 우주국 산하 화성과학연구소(MSL)와 같은 NASA[1] 우주임무용으로 개발된 방사성 동위원소 열전발전기(RTG)의 일종이다.MMRTG는 Aerojet Rocketdyne와 Teledyne Energy Systems의 산업 팀에 의해 개발되었습니다.

배경

우주 탐사 임무는 우주선과 그들의 과학 장비에 전기와 열을 공급하기 위해 안전하고, 신뢰할 수 있고, 오래 지속되는 전력 시스템을 필요로 한다.고유하게 사용할 수 있는 동력원은 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)입니다. 기본적으로 열을 [2]전기로 안정적으로 변환하는 핵 배터리입니다.방사성 동위원소 전력은 지구 궤도를 도는 8개의 임무, 외행성 8개의 임무, 아폴로 11호 달 탐사 이후 아폴로 임무에 사용되었습니다.태양계 외부 미션은 파이오니어 10호와 11호, 보이저 1호와 2호, 율리시스호, 갈릴레오호, 카시니호, 뉴호라이즌호이다.보이저 1호와 보이저 2호의 RTG는 [3]1977년부터 운영되어 왔다.지난 40년간 총 26개의 임무와 45개의 RTG가 미국에 의해 발사되었다.

기능.

고체 열전 커플은 방사성 동위원소 플루토늄-238의 자연 붕괴로 생성된 열을 [4]전기로 변환한다.물리적 변환 원리는 열역학 시스템의 흐름과 구배 사이의 온저 역학적 관계 중 하나를 따르는 제벡 효과에 기초한다.온도 구배는 시스템에서 전자 흐름을 생성합니다.태양광 발전 태양 어레이와 달리, RTG는 태양 에너지에 의존하지 않기 때문에, 심우주 임무에 사용될 수 있다.

역사

2003년 6월, 에너지부(DOE)는 Aerojet Rocketdyne가 이끄는 팀에 MMRTG 계약을 수여했습니다.Aerojet Rocketdyne와 Teledyne Energy Systems는 Teledyne가 이전 우주 탐사 [5]임무를 위해 개발한 이전 열전 변환기 설계인 SNAP-19에 기초한 MMRTG 설계 컨셉을 공동으로 개발했습니다.SNAP-19는 바이킹 1호와 바이킹 2호 착륙선뿐만 아니라 파이오니어 10호와 파이오니어 11호의[4] 임무를 수행했다.

설계 및 사양

MMRTG는 미국 에너지부(DOE)가 제공하는 8개의 Pu-238 이산화 범용 열원(GPHS) 모듈에 의해 구동됩니다.처음에 이들 8개의 GPHS 모듈은 약 2kW의 열전력을 발생시킵니다.

MMRTG 설계에는 PbTe/TAGs 열전 커플(Teledyne Energy Systems)이 포함되어 있으며, TAG는 텔루(Te), 은(Ag), 게르마늄(Ge) 및 안티몬(Sb)을 포함하는 물질을 나타내는 약어입니다.MMRTG는 임무 시작 시 125W의 전력을 생산하도록 설계되어 있으며,[6] 14년 후에는 약 100W까지 떨어집니다.MMRTG의 질량은[7] 45kg으로 수명 초기에 약 2.8W/kg의 전력을 공급합니다.

MMRTG 설계는 우주의 진공 상태에서도 화성 표면과 같은 행성 대기에서도 작동할 수 있습니다.MMRTG의 설계 목표에는 높은 수준의 안전성 보장, 최소 수명 14년의 전력 수준 최적화 및 [2]중량 최소화가 포함되었습니다.

우주 임무에서의 사용

Mars Science Laboratory의 다목적 방사성 동위원소 열전 발전기.

2012년 8월 6일 게일 크레이터에 성공적으로 착륙한 MSL 탐사선 큐리오시티는 하나의 MMRTG를 사용하여 부품과 과학 기기에 열과 전기를 공급합니다.MMRTG의 신뢰성 높은 전력으로 몇 [2]년 동안 작동할 수 있습니다.

2015년 2월 20일, NASA의 한 관계자는 큐리오시티 [8][9]탐사선이 사용한 것과 같은 MMRTG 세 개를 더 연료로 사용할 수 있는 충분한 플루토늄이 있다고 보고했다.하나는 이미 화성 2020과 그 끈기 [8]탐사선에 전념하고 있다.나머지 두 개는 특정한 임무나 프로그램에 [9]배정되지 않았으며 2021년 [8]말에 제공될 수 있을 것이다.

MMRTG는 Mars 2020 미션에 탑승하여 2020년 7월 30일 성공적으로 우주로 발사되었고, 현재 Perteance 탐사선의 과학 장비에 열과 전력을 공급하기 위해 사용되고 있다.이 임무에 사용되는 MMRTG는 Teledyne Energy Systems, Inc.와 Aerojet Rocketdyne이 미국 에너지부(DOE)와 계약하여 제작한 F-2로,[10] 수명이 최대 17년이다.

토성의 달 타이탄으로 가는 NASA 드래곤플라이 임무는 에어로젯 로켓다인/텔레다인 에너지 시스템 팀이 최근 계약을 [11]받은 두 개의 MMRTG 중 하나를 사용할 것이다.MMRTG는 리튬 이온 배터리 세트를 충전하고, 이 고밀도 공급 장치를 사용하여 달 [12]표면 위로 짧은 홉으로 쿼드 헬리콥터를 날릴 것이다.

비용.

MMRTG는 제조에 약 1억900만달러, 연구개발에 [13]약 8300만달러가 소요되었습니다.비교를 위해 GPHS-RTG의 생산과 도입은 약 1억1800만 달러였습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Radioisotope Power Systems for Space Exploration" (PDF). Jet Propulsion Laboratory. March 2011. Retrieved 2015-03-13.
  2. ^ a b c Public Domain이 문서에는 미국항공우주국 문서의 퍼블릭 도메인 자료가 포함되어 있습니다. (pdf) 2013년 10월
  3. ^ Bechtel, Ryan. "Radioisotope Missions" (PDF). US Department of Energy. Archived from the original (PDF) on 2012-02-01.
  4. ^ a b SNAP-19: 파이오니어 F&G, 최종 보고서, 텔레다인 동위원소, 1973년
  5. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-12-16. Retrieved 2011-11-21.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  6. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-08-09. Retrieved 2009-05-12.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  7. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2014-02-02. Retrieved 2013-04-22.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  8. ^ a b c Leone, Dan (11 March 2015). "U.S. Plutonium Stockpile Good for Two More Nuclear Batteries after Mars 2020". Space News. Retrieved 2015-03-12.
  9. ^ a b Moore, Trent (12 March 2015). "NASA can only make three more batteries like the one that powers the Mars rover". Blastr. Retrieved 2015-03-13.
  10. ^ Campbell, Colin. "NASA's Mars 2020 rover, Perseverance, set to launch into space Thursday with power source built in Hunt Valley". Baltimore Sun. Retrieved 16 February 2021.
  11. ^ "Aerojet Rocketdyne Receives Contract for up to Two More MMRTGs for Future Deep Space Exploration Missions". Bloomberg.com. 12 February 2021. Retrieved 16 February 2021.
  12. ^ ""Dragonfly: NASA's Newest Nuclear Powered Spacecraft"". Beyond NERVA. July 9, 2019. Retrieved 2020-10-28.
  13. ^ Werner, James Elmer; Johnson, Stephen Guy; Dwight, Carla Chelan; Lively, Kelly Lynn (July 2016). "Cost Comparison in 2015 Dollars for Radioisotope Power Systems -- Cassini and Mars Science Laboratory". doi:10.2172/1364515. OSTI 1364515. Retrieved 2020-07-30. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)

외부 링크

Wikimedia Commons는 MMRTG(Multi-Mission Radio Isotope Thermelectric Generator) 관련 미디어를 보유하고 있다.