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Generador avanzado de radioisótopos Stirling

Diagrama en corte del generador avanzado de radioisótopos Stirling

El generador de radioisótopos Stirling avanzado ( 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 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 vuelo de ASRG en 2013, la NASA continúa con una pequeña inversión en pruebas por parte de empresas privadas. No se espera que las unidades basadas en Stirling estén 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 misiones espaciales futuras .

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 fines de 2013, después de que el costo había aumentado a más de $260 millones, $110 millones más de lo esperado originalmente. [2] [3] [4] [5] También se decidió hacer uso del 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 se envió 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 financiación para continuar con la producción de plutonio-238 (que se utilizará en los MMRTG existentes para sondas de largo alcance mientras tanto) y decidió utilizar los ahorros de la cancelación del ASRG para hacerlo en lugar de tomar financiación de misiones científicas. [7]

A pesar de la terminación del contrato de desarrollo de vuelo de ASRG, la NASA continúa con una pequeña inversión en pruebas de 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]

Presupuesto

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 de cuatro veces en el combustible PuO 2 , a 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 vehículos exploradores hasta globos y naves planetarias. Una nave espacial propuesta para utilizar este generador fue la misión de aterrizaje en barco TiME 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 se anunció que la NASA/ESA había dado prioridad a la misión Europa Jupiter System Mission (EJSM/Laplace) por delante de la misión Titan Saturn System Mission (TSSM), que podría haber incluido a TiME. [16] [17] En agosto de 2012, TiME también perdió la competencia de la clase Discovery 2016 ante el módulo de aterrizaje InSight Mars. [18]

La misión de reconocimiento orbital Herschel del sistema de Urano (HORUS) proponía utilizar tres ASRG para alimentar un orbitador para el sistema de Urano . [19] Otro concepto de sonda de Urano que utiliza el ASRG fue MUSE , que se ha evaluado como una misión de clase L de la ESA y una misión mejorada de New Frontiers. [20] La misión Jupiter Europa Orbiter propuso utilizar cuatro ASRG para alimentar un orbitador en el sistema joviano. Otra posibilidad fue 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 Nuevas Fronteras . [21] [22]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab "Laboratorio de investigación 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 la ASRG en el contexto de la futura exploración planetaria
  3. ^ Cierre del programa ASRG. Autor: Casey Dreier. 23 de enero de 2014.
  4. ^ NASA Glenn Research Center Support of the Advanced Stirling Radioisotope Generator Project. (PDF) Wilson, Scott D. NASA Glenn Research Center. 1 de abril de 2015. Consultado el 8 de abril de 2016.
  5. ^ "Prueba de la unidad de ingeniería del generador de radioisótopos Stirling avanzado en el Centro de Investigación Glenn" (PDF) . Agosto de 2012. Consultado el 20 de mayo de 2016 .
  6. ^ "Unidad de ingeniería avanzada del generador de radioisótopos Stirling 2 (ASRG EU 2) Ensamblaje final" (PDF) . 23 de febrero de 2015 . Consultado el 20 de mayo de 2016 .
  7. ^ ab "Lockheed reduce el equipo ASRG a medida que comienzan los trabajos de cierre - SpaceNews.com". 16 de enero de 2014. Consultado el 31 de agosto de 2016 .
  8. ^ Unidad de ingeniería avanzada de generadores de radioisótopos Stirling 2. Investigación de anomalías. NASA. Lewandowski, Edward J., Dobbs, Michael W. y Oriti, Salvatore M. Publicado el 30 de marzo de 2018.
  9. ^ Sistema de refrigeración de respaldo optimizado por tubo de calor 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. ^ Leone, Dan (11 de marzo de 2015). "Las reservas de plutonio de EE. UU. son suficientes para dos baterías nucleares más después de Marte en 2020". Space News . 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 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 priorizan las misiones a planetas exteriores". NASA. 18 de febrero de 2009.
  17. ^ Rincon, Paul (18 de febrero de 2009). "Júpiter en la mira de las agencias espaciales". BBC News .
  18. ^ Vastag, Brian (20 de agosto de 2012). "La NASA enviará un robot perforador a Marte en 2016". Washington Post .
  19. ^ Smith, RM; Yozwiak, AW; Lederer, AP; Turtle, EP (2010). "HORUS: reconocimiento orbital de Herschel del sistema uraniano". 41.ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria (1533): 2471. Bibcode :2010LPI....41.2471S.
  20. ^ UN CONCEPTO DE MISIÓN DE NUEVAS FRONTERAS PARA LA EXPLORACIÓN DE URANO (PDF) . 45.ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria. Asociación de Investigación Espacial de Universidades. 17 de marzo de 2014. Archivado (PDF) del original el 3 de marzo de 2022 . Consultado el 28 de octubre de 2022 .
  21. ^ Sobrevuelo de Ío con encuentros repetidos: un diseño conceptual para una misión de New Frontiers a Ío. 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. Advances in Space Research , Volumen 60, Número 5, 1 de septiembre de 2017, páginas 1080-1100
  22. ^ Sobrevuelo de Ío 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. Cumbers, 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. 44.ª Conferencia sobre Ciencia Lunar y Planetaria (2013) .

Enlaces externos