A NASA deu luz verde a um projeto do Instituto de Tecnologia de Rochester para desenvolver uma fonte de energia nuclear dez vezes menor do que as atualmente usadas para missões planetárias.
A maioria dos satélites em operação hoje é alimentada por painéis solares que convertem a luz solar em eletricidade, absorvendo fótons e criando um desequilíbrio potencial nos materiais das células do painel que geram a corrente elétrica. Esses painéis fazem seu trabalho muito bem, mas no espaço profundo além da órbita de Marte, ou em condições adversas, como tempestades de poeira marcianas ou longas noites na Lua, a luz do sol simplesmente não consegue produzir a energia necessária.
Como alternativa, muitas espaçonaves carregam geradores térmicos de radioisótopos multimissão (MMRTGs) a bordo, que usam um gradiente de temperatura para gerar eletricidade. Em outras palavras, o radioisótopo produz calor e os termopares o convertem diretamente em eletricidade. Este princípio é familiar para os engenheiros e é amplamente utilizado na Terra para coisas como rádios movidos a querosene e fornos que também podem carregar dispositivos móveis.
O problema com MMRTGs é que eles são relativamente volumosos. Por exemplo, o par usado no rover Perseverance da NASA tem um diâmetro de 64 cm, um comprimento de 66 cm e um peso de 45 kg. Cada um deles contém 4,8 kg de dióxido de plutônio como combustível, que fornece calor aos termopares de estado sólido durante o decaimento de elementos radioativos.
Como resultado, esses MMRTGs são projetados para espaçonaves muito grandes e o Perseverance é do tamanho de um SUV. Isso ocorre porque o sistema que está sendo usado tem apenas uma determinada potência específica, que é uma medida de quantos watts de potência podem ser produzidos por unidade de máquina. Um carro familiar tem uma potência específica de 50 a 100 W/kg, enquanto um caça tem cerca de 10 W/kg. Em contraste, o MMRTG tem uma relação de cerca de 000 W/kg.
Ao considerar a termodinâmica de tamanho, peso e potência (SWaP) de um possível dispositivo, o projeto da NASA espera reduzir essa relação em uma ordem de grandeza para 3 W/kg, com uma redução de volume igualmente significativa.
Isso é conseguido usando um novo princípio, que é essencialmente um painel solar que funciona ao contrário. Quando um painel solar absorve a luz, parte dela é convertida em eletricidade e a maior parte é convertida em calor. A nova fonte de energia do radioisótopo funciona a partir do princípio de um elemento termorradiativo, onde o calor na forma de luz infravermelha atinge um painel com elementos feitos de índio, arsênico, antinomia e fósforo em diversas combinações. Isso cria uma diferença de potencial com polaridade oposta à que ocorre nas células solares.
Resumindo, um elemento termoradiativo gera eletricidade a partir do calor e libera a energia gasta na forma de fótons infravermelhos. Isso não apenas funciona na direção inversa do painel solar, mas também é muito mais eficiente. O resultado é um novo gerador de radiação térmica (TRG).
Se esta nova tecnologia puder ser colocada em prática, isso significará que futuras missões a Júpiter e além, ou às crateras permanentemente sombreadas das regiões polares da Lua, poderão usar espaçonaves do tamanho de um CubeSat com pequenos geradores para fornecer-lhes todos os o poder de que precisam.
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