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Generador avanzado de radioisótopos Stirling

Diagrama en corte del generador avanzado de radioisótopos Stirling

El avanzado generador de radioisótopos Stirling ( ASRG ) es un sistema de energía de radioisótopos desarrollado por primera vez en el Centro de Investigación Glenn de la NASA . Utiliza una tecnología de conversión de energía de Stirling para convertir el calor de la desintegración radiactiva en electricidad para su uso en naves espaciales . El proceso de conversión de energía utilizado por un ASRG es significativamente más eficiente que los sistemas de radioisótopos anteriores, ya que utiliza una cuarta parte del plutonio-238 para producir la misma cantidad de energía.

A pesar de la rescisión del contrato de desarrollo de vuelos ASRG en 2013, la NASA continúa realizando pequeñas inversiones en pruebas por parte de empresas privadas. No se esperan unidades con base en Stirling listas para volar antes de 2028.

Desarrollo

El desarrollo se llevó a cabo en 2000 bajo el patrocinio conjunto del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DoE), Lockheed Martin Space Systems y el Laboratorio de Investigación Stirling [1] en el Centro de Investigación Glenn (GRC) de la NASA para posibles futuras misiones espaciales .

En 2012, la NASA eligió una misión alimentada por energía solar ( InSight ) para la misión interplanetaria Discovery 12 , eliminando la necesidad de un sistema de energía de radioisótopos para el lanzamiento de 2018.

El DOE canceló el contrato de Lockheed a finales de 2013, después de que el costo hubiera aumentado a más de 260 millones de dólares, 110 millones de dólares más de lo esperado originalmente. [2] [3] [4] [5] También se decidió utilizar el hardware restante del programa para construir y probar una segunda unidad de ingeniería (para pruebas e investigación), que se completó en agosto de 2014 en una fase de cierre. y enviado a GRC. [6] [7] Las pruebas realizadas en 2015 mostraron fluctuaciones de energía después de solo 175 horas de operación, volviéndose más frecuentes y de mayor magnitud. [8]

La NASA también necesitaba más fondos para continuar con la producción de plutonio-238 (que mientras tanto se utilizará en los MMRTG existentes para sondas de largo alcance) y decidió utilizar los ahorros de la cancelación del ASRG para hacerlo en lugar de recibir fondos de misiones científicas. [7]

A pesar de la terminación del contrato de desarrollo de vuelos ASRG, la NASA continúa una pequeña inversión probando tecnologías de convertidor Stirling desarrolladas por Sunpower Inc. e Infinia Corporation, además de la unidad suministrada por Lockheed y un tubo de calor de conductancia variable suministrado por Advanced Cooling Technologies, Inc. [1] [9] No se esperan unidades listas para volar basadas en tecnología Stirling hasta 2028. [10]

Especificaciones

La mayor eficiencia de conversión del ciclo Stirling en comparación con la de los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) utilizados en misiones anteriores ( Viking , Pioneer , Voyager , Galileo , Ulysses , Cassini , New Horizons , Mars Science Laboratory y Mars 2020 ) habría ofrecido una ventaja de una reducción cuatro veces mayor del combustible PuO 2 , con la mitad de la masa de un RTG. Habría producido 140 vatios de electricidad utilizando una cuarta parte del plutonio que necesita un RTG o MMRTG. [11]

Las dos unidades terminadas tenían estas especificaciones esperadas: [12]

Propuestas de vuelo

Los ASRG podrían instalarse en una amplia variedad de vehículos, desde orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers hasta globos y embarcaciones planetarias. Una nave espacial propuesta para utilizar este generador fue la misión TiME de aterrizaje en barco a Titán , la luna más grande del planeta Saturno , con un lanzamiento previsto para enero de 2015, [13] [14] o 2023. [15] En febrero de 2009 fue anunció que NASA/ESA había dado prioridad a la Misión del Sistema Europa Júpiter (EJSM/Laplace) por delante de la Misión del Sistema Titán Saturno (TSSM), que podría haber incluido TiME. [16] [17] En agosto de 2012, TiME también perdió la competencia de la clase Discovery de 2016 ante el módulo de aterrizaje InSight Mars. [18]

La misión Herschel Orbital Reconnaissance of the Uranian System (HORUS) proponía utilizar tres ASRG para impulsar un orbitador para el sistema uraniano . [19] Otro concepto de sonda de Urano que utilizó el ASRG fue MUSE , que ha sido evaluada como una misión Clase L de la ESA y una misión mejorada de New Frontiers. [20] La misión Júpiter Europa Orbiter propuso utilizar cuatro ASRG para impulsar un orbitador en el sistema joviano. Otra posibilidad era el Mars Geyser Hopper .

En 2013 se propuso volar tres unidades ASRG a bordo de la sonda FIRE para estudiar la luna Io de Júpiter para la Misión 4 del programa New Frontiers . [21] [22]

Ver también

Referencias

  1. ^ ab "Laboratorio de investigación de Stirling / Conversión de energía térmica". Archivado desde el original el 26 de diciembre de 2014 . Consultado el 12 de agosto de 2016 .
  2. ^ La cancelación de ASRG en contexto de exploración planetaria futura
  3. ^ Cerrando el programa ASRG. Autor: Casey Dreier. 23 de enero de 2014.
  4. ^ Apoyo del Centro de Investigación Glenn de la NASA al Proyecto Generador Avanzado de Radioisótopos Stirling. (PDF) Wilson, Scott D. Centro de Investigación Glenn de la NASA. 1 de abril de 2015. Consultado el 8 de abril de 2016.
  5. ^ "Pruebas de la unidad de ingeniería del generador avanzado de radioisótopos Stirling en el Centro de investigación Glenn" (PDF) . Agosto 2012 . Consultado el 20 de mayo de 2016 .
  6. ^ "Ensamblaje final de la Unidad 2 de ingeniería del generador de radioisótopos avanzado de Stirling (ASRG EU 2)" (PDF) . 23 de febrero de 2015 . Consultado el 20 de mayo de 2016 .
  7. ^ ab "Lockheed reduce el equipo de ASRG a medida que comienza el trabajo de liquidación - SpaceNews.com". 16 de enero de 2014 . Consultado el 31 de agosto de 2016 .
  8. ^ Investigación de anomalías de la Unidad 2 de ingeniería de generadores de radioisótopos avanzados de Stirling. NASA. Lewandowski, Edward J., Dobbs, Michael W. y Oriti, Salvatore M. Publicado el 30 de marzo de 2018.
  9. ^ Sistema de enfriamiento de respaldo de tubo de calor optimizado probado con un convertidor Stirling [sic]. (PDF) NASA GRC. 1 de marzo de 2016.
  10. ^ "Reunión de intercambio técnico de Stirling" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 20 de abril de 2016 . Consultado el 8 de abril de 2016 .
  11. ^ Leona, Dan (11 de marzo de 2015). "Las reservas de plutonio de EE. UU. son buenas para dos baterías nucleares más después de Marte en 2020". Noticias espaciales . Consultado el 12 de marzo de 2015 .
  12. ^ Reckart, Timothy A. (22 de enero de 2015). "Generador avanzado de radioisótopos Stirling". Centro de investigación Glenn . NASA. Archivado desde el original el 30 de marzo de 2016 . Consultado el 8 de abril de 2016 .
  13. ^ Stofan, Ellen (25 de agosto de 2009). "Titan Mare Explorer (TiME): la primera exploración de un mar extraterrestre" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 24 de octubre de 2009 . Consultado el 3 de noviembre de 2009 .
  14. ^ Titan Mare Explorer (TiME) Archivado el 24 de octubre de 2009 en la Wayback Machine : la primera exploración de un mar extraterrestre
  15. ^ Titan Mare Explorer: TiME para Titán. (PDF) Instituto Lunar y Planetario (2012).
  16. ^ "La NASA y la ESA dan prioridad a las misiones a planetas exteriores". NASA. 18 de febrero de 2009.
  17. ^ Rincón, Paul (18 de febrero de 2009). "Júpiter en la mira de las agencias espaciales". Noticias de la BBC .
  18. ^ Vastag, Brian (20 de agosto de 2012). "La NASA enviará un robot perforador a Marte en 2016". El Correo de Washington .
  19. ^ Smith, RM; Yozwiak, AW; Lederer, AP; Tortuga, EP (2010). "HORUS: reconocimiento orbital de Herschel del sistema uraniano". 41ª Conferencia sobre ciencia lunar y planetaria (1533): 2471. Bibcode : 2010LPI....41.2471S.
  20. ^ UN CONCEPTO DE MISIÓN DE NUEVAS FRONTERAS PARA LA EXPLORACIÓN DE URANO (PDF) . 45ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria. Asociación de Universidades de Investigación Espacial. 17 de marzo de 2014. Archivado (PDF) desde el original el 3 de marzo de 2022 . Consultado el 28 de octubre de 2022 .
  21. ^ Sobrevuelo de Io con encuentros repetidos: un diseño conceptual para una misión de Nuevas Fronteras a Io. Terry-Ann Suer, Sebastiano Padovan, Jennifer L. Whitten, Ross WK Potter, Svetlana Shkolyar, Morgan Cable, Catherine Walker, Jamey Szalay, Charles Parker, John Cumbers, Diana Gentry, Tanya Harrison, Shantanu Naidu, Harold J. Trammell, Jason Reimuller, Charles J. Budney, Leslie L. Lowes. Avances en la investigación espacial , volumen 60, número 5, 1 de septiembre de 2017, páginas 1080-1100
  22. ^ Sobrevuelo de Io con encuentros repetidos (FIRE): una misión de nuevas fronteras diseñada para estudiar el cuerpo volcánico más interno del sistema solar. (PDF) RWK Potter, ML Cable, J. Cum-bers, DM Gentry, TN Harrison, S. Naidu, S. Padovan6, CW Parker, J. Reimuller, S. Shkolyar, TA. Su-er, JR Szalay, HJ Trammell, CC Walker, JL Whitten y CJ Budney. 44ª Conferencia sobre Ciencias Lunares y Planetarias (2013) .

enlaces externos