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Diagrama de corte del generador de radioisótopos de Stirling avanzado

El avanzado generador de radioisótopos de 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 Stirling para convertir el calor de desintegración radiactiva en electricidad para su uso en naves espaciales . El proceso de conversión de energía utilizado por un ASRG es aproximadamente cuatro veces más eficiente que en los sistemas de radioisótopos anteriores para producir una cantidad similar de energía, y le permite usar aproximadamente una cuarta parte del plutonio-238 que otros generadores similares .

A pesar de la terminación del contrato de desarrollo de vuelo ASRG en 2013, la NASA continúa con una pequeña inversión en pruebas por parte de empresas privadas. Se esperan unidades basadas en Stirling listas para volar para 2028.

Desarrollo [ editar ]

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 de la NASA (GRC) para posibles misiones espaciales futuras .

En 2012, la NASA eligió una misión con energía solar ( InSight ) para la misión interplanetaria Discovery 12 , que de otro modo habría necesitado un sistema de energía de radioisótopos para el lanzamiento planificado de 2016 (que, como sucede, se retrasó posteriormente hasta 2018).

El DOE canceló el contrato de Lockheed a fines de 2013, después de que el costo aumentara a más de $ 260 millones, $ 110 millones más de lo que se esperaba originalmente. [2] [3] [4] [5] También se decidió utilizar el hardware del programa restante 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 funcionamiento, volviéndose más frecuentes y de mayor magnitud. [8]

La NASA también necesitaba más fondos para la producción continua 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 de ASRG para hacerlo en lugar de recibir fondos de misiones científicas. [7]

A pesar de la terminación del contrato de desarrollo de vuelo de ASRG, la NASA continúa con 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 [ editar ]

La mayor eficiencia de conversión del ciclo de 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 un 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 una RTG o MMRTG. [11]

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

  • ≥14 años de vida útil
  • Potencia nominal: 130 W
  • Peso: 32 kg (71 libras)
  • Eficiencia del sistema: ≈ 26%
  • Masa total de plutonio-238 -dióxido: 1,2 kg (2,6 lb)
  • Plutonio alojado en dos módulos de fuente de calor de uso general (" ladrillos Pu 238 ")
  • Dimensiones: 76 cm × 46 cm × 39 cm (2,5 pies × 1,5 pies × 1,3 pies)

Propuestas de vuelo [ editar ]

Los ASRG se pueden instalar en una amplia variedad de vehículos, desde orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers hasta globos y botes planetarios. Una nave espacial propuesto utilizar este generador fue el TiEMPO misión barco-Lander 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 la NASA / ESA había dado prioridad a la misión Europa Jupiter System Mission (EJSM / Laplace) antes que la Titan Saturn System Mission (TSSM), que podría haber incluido TiME. [16] [17] En agosto de 2012, TiME también perdió la competencia de la clase Discovery 2016 ante InSightMódulo de aterrizaje de Marte. [18]

La misión HORUS proponía utilizar tres ASRG para alimentar un orbitador del sistema de Urano . [19] Otro concepto de sonda Urano que utilizó el ASRG fue MUSE, que ha sido evaluado como una misión Clase L de la ESA y como misión mejorada New Frontiers. [20] La misión Jupiter Europa Orbiter propuso el uso de 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 [ editar ]

  • Energía nuclear en el espacio
  • Unidad calefactora de radioisótopos
  • motor Stirling
  • Generador de radioisótopos de Stirling

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b "Laboratorio de investigación de Stirling / conversión de energía térmica" . Consultado el 12 de agosto de 2016 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  2. ^ La cancelación de ASRG en contexto de exploración planetaria futura
  3. ^ Cierre del programa ASRG . Autor: Casey Dreier. 23 de enero de 2014.
  4. ^ Apoyo del centro de investigación Glenn de la NASA del proyecto avanzado del generador de radioisótopos de 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. ^ "Prueba de la unidad de ingeniería avanzada del generador de radioisótopos Stirling en el Centro de investigación de Glenn" (PDF) . Consultado el 20 de mayo de 2016 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  6. ^ "Unidad de ingeniería de generador de radioisótopos avanzados Stirling 2 (ASRG EU 2) Ensamblaje final" (PDF) . Consultado el 20 de mayo de 2016 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  7. ^ a b "Lockheed encoge al equipo ASRG cuando comienza el trabajo de liquidación - SpaceNews.com" . 16 de enero de 2014 . Consultado el 31 de agosto de 2016 .
  8. ^ Investigación avanzada de anomalías de la unidad 2 de ingeniería del generador de radioisótopos 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 Heat Pipe 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 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  11. ^ Leone, Dan (11 de marzo de 2015). "Reserva de plutonio de Estados Unidos es buena para dos baterías nucleares más después de Marte de 2020" . Noticias espaciales . Consultado el 12 de marzo de 2015 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  12. ^ Reckart, Timothy A. (22 de enero de 2015). "Generador de radioisótopos de Stirling avanzado" . Centro de Investigación Glenn . NASA. Archivado desde el original el 30 de marzo de 2016 . Consultado el 8 de abril de 2016 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  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 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  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: tiempo para Titan . (PDF) Instituto Lunar y Planetario (2012).
  16. ^ "La NASA y la ESA priorizan las misiones del planeta exterior" . 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 taladro robot a Marte en 2016" . Washington Post .
  19. ^ Smith, RM; Yozwiak, AW; Lederer, AP; Tortuga, EP (2010). "HORUS: reconocimiento orbital de Herschel del sistema de Urano". 41ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria (1533): 2471. Bibcode : 2010LPI .... 41.2471S .
  20. ^ [1]
  21. ^ Sobrevuelo de Io con encuentros repetidos: un diseño conceptual para una misión New Frontiers en 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. Advances in Space Research , Volumen 60, Número 5, 1 de septiembre de 2017, Páginas 1080-1100
  22. ^ Sobrevuelo de Io con encuentros repetidos (FUEGO): 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 de Ciencia Lunar y Planetaria (2013) .

Enlaces externos [ editar ]

  • Desarrollo de tecnología avanzada de Stirling en el Centro de Investigación Glenn de la NASA Archivado el 13 de mayo de 2017 en la Wayback Machine de la NASA, 2015 (PDF)
  • Reunión de intercambio técnico de ASRG en la NASA, 2015 (PDF)
  • Desarrollo avanzado del convertidor Stirling [sic] para sistemas de energía de radioisótopos de la NASA . Sunpower, Inc. y GRC. 1 de abril de 2015.