어드밴스트 스털링 방사성 동위원소 발전기

Advanced Stirling radioisotope generator
첨단 스털링 방사성 동위원소 발전기의 절삭도

첨단 스털링 방사성 동위원소 발전기(ASRG)는 NASA 글렌 연구센터에서 처음 개발된 방사성 동위원소 발전 시스템이다.그것은 스털링 전력 변환 기술을 사용하여 방사능-데케이 열을 우주선에서 사용하기 위한 전기로 변환한다.ASRG가 사용한 에너지 변환 프로세스는 유사한 양의 전력을 생산하기 위해 이전의 방사성 동위원소 시스템보다 약 4배 더 효율적이며, 다른 유사한 발전기와 마찬가지로 플루토늄-238의 약 4분의 1을 사용할 수 있다.

2013년 ASRG 비행 개발 계약이 종료됐음에도 불구하고 NASA는 민간 기업의 소규모 투자 실험을 계속하고 있다.비행준비형 스털링 기반 장치는 2028년 이전에는 예상되지 않는다.

개발

개발은 미국 에너지부(DoE), 록히드 마틴 우주 시스템즈, NASA 글렌 연구센터(GRC)의 스털링 연구소의[1] 공동 후원으로 2000년 추진됐다.

NASA는 2012년 디스커버리 12 행성간 임무(InSight)를 위해 태양열 탐사 임무(InSight)를 선택했는데, 그렇지 않았다면 2016년 계획된 발사를 위해 방사성 동위원소 전력 시스템이 필요했을 것이다(그 후 2018년까지 연기되었다).

DOE는 2013년 말 당초 예상보다 1억1000만 달러 많은 2억6000만 달러 이상으로 비용이 증가하자 록히드 계약을 취소했다.[2][3][4][5]또 2014년 8월 마무리 단계에서 완공돼 GRC로 출하된 제2공학부(시험·연구용)의 구축·시험에 남은 프로그램 하드웨어를 활용하기로 했다.[6][7]2015년 시험에서는 175시간 가동 후 전력 변동이 나타나면서 빈번하고 규모가 커졌다.[8]

NASA는 또 플루토늄-238 생산을 계속하기 위해 더 많은 자금이 필요했으며 (그동안 장거리 탐사에 기존 MMRTG에서 사용될 것) ASRG 해제에 따른 절감액을 과학 미션에서 자금을 조달하기 보다는 이를 위해 사용하기로 결정했다.[7]

ASRG 비행 개발 계약이 종료되었음에도 불구하고 NASA는 록히드사가 공급하는 장치와 어드밴스트 냉각 기술사가 공급하는 가변 전도성 히트파이프 외에 선파워와 인피니아사가 개발한 소규모 투자 시험 스털링 컨버터 기술을 계속 시험하고 있다.[1][9]스털링 기술에 기반한 비행 준비 장치는 2028년에나 가능할 것으로 예상된다.[10]

사양

스털링 사이클의 높은 변환 효율은 RI발열 발전기(RTGs)이전의 임무(바이킹, 파이오니어, 보이저, 갈릴레오, 율리시스, 카시니, 뉴 허 라이즌스 호, 화성 과학 연구소, 그리고 화성을 2020년)에서 사용되는 것에 비해 의 절반의 부피에 PuO2 연료에 4배의 줄인 이점을 제공하고 있을 것이다. rTG. RTG 또는 MMRTG가 필요로 하는 플루토늄의 4분의 1을 사용하여 140와트의 전기를 생산했을 것이다.[11]

완성된 두 개의 유닛은 다음과 같은 예상 사양을 가지고 있었다.[12]

  • ≥14년 생전
  • 공칭 전력: 130W
  • 질량: 32kg(71lb)
  • 시스템 효율성: ≈ 26%
  • 플루토늄-238-dioxide의 총 질량: 1.2 kg(2.6 lb)
  • 두 개의 범용 열원("Pu238 Brickle") 모듈에 수용된 플루토늄
  • 치수: 76cm × 46cm × 39cm(2.5ft × 1.5ft × 1.3ft)

비행 제안서

ASRG는 궤도선, 착륙선, 탐사선에서부터 풍선, 행성 보트에 이르기까지 매우 다양한 차량에 설치될 수 있었다.이 발전기를 사용할 것을 제안한 우주선은 2015년 1월,[13][14] 즉 2023년을 목표로 한 발사와 함께 토성의 가장 큰 달인 타이탄으로 가는 TiME 보트 착륙선 임무였다.[15]2009년 2월, NASA/ESA가 TiME를 포함시킬 수 있는 Titan Saturn System Mission(TSSM)을 앞두고 Europa Juithermatic System Mission(EJSM/Laplace)의 임무 우선권을 주었다고 발표되었으며,[16][17] 2012년 8월에는 TiME도 2016년 디스커버리 클래스 대회에서 Insight Mars 랜더에 패했다.[18]

HORUS 임무는 세 개의 ASRG를 사용하여 천왕성계를 위한 궤도선에 동력을 공급할 것을 제안하고 있었다.[19]ASRG를 이용한 또 다른 천왕성 탐사 개념은 ESA L-Class 미션과 New Frontiers 강화 미션으로 평가되어 온 MUSE이다.[20]목성 유로파 궤도선 임무는 조비안 계통의 궤도선에 동력을 공급하기 위해 4개의 ASRG를 사용할 것을 제안했다.또 다른 가능성은 화성 가이저 호퍼였다.

뉴프런티어 프로그램 미션 4를 위해 목성의 달 Io를 연구하기 위해 Fire 탐사선에 3대의 ASRG 유닛을 탑재하는 것이 2013년에 제안되었다.[21][22]

참고 항목

참조

  1. ^ a b "Stirling Research Lab / Thermal Energy Conversion". Archived from the original on 2014-12-26. Retrieved 2016-08-12.
  2. ^ 미래 행성탐사 맥락에서의 ASRG 취소
  3. ^ ASRG 프로그램을 종료하는 중.작가: 케이시 드레어. 2014년 1월 23일.
  4. ^ 첨단 스털링 방사성 동위원소 발전기 프로젝트의 NASA 글렌 연구 센터 지원. (PDF) Wilson, Scott D.NASA 글렌 연구 센터.2015년 4월 1일.2016년 4월 8일에 접속.
  5. ^ "Testing of the Advanced Stirling Radioisotope Generator Engineering unit at Glenn Research Centre" (PDF). Retrieved 2016-05-20.
  6. ^ "Advanced Stirling Radioisotope Generator Engineering Unit 2 (ASRG EU 2) Final Assembly" (PDF). Retrieved 2016-05-20.
  7. ^ a b "Lockheed Shrinking ASRG Team as Closeout Work Begins - SpaceNews.com". January 16, 2014. Retrieved August 31, 2016.
  8. ^ 첨단 스털링 방사성 동위원소 제너레이터 엔지니어링 유닛 2 이상 조사.NASA. Levandowski, Edward J, Dobs, Michael W, Oriiti, Salvatore M. 2018년 3월 30일 출간.
  9. ^ 스털링 컨버터[sic]를 사용하여 최적화된 히트 파이프 백업 냉각 시스템 테스트(PDF) NASA GRC.2016년 3월 1일.
  10. ^ "Stirling Technical Interchange Meeting" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2016-04-20. Retrieved 2016-04-08.
  11. ^ Leone, Dan (11 March 2015). "U.S. Plutonium Stockpile Good for Two More Nuclear Batteries after Mars 2020". Space News. Retrieved 2015-03-12.
  12. ^ Reckart, Timothy A. (January 22, 2015). "Advanced Stirling Radioisotope Generator". Glenn Research Center. NASA. Archived from the original on 2016-03-30. Retrieved 2016-04-08.
  13. ^ Stofan, Ellen (25 August 2009). "Titan Mare Explorer (TiME): The First Exploration of an Extra-Terrestrial Sea" (PDF). Archived (PDF) from the original on 24 October 2009. Retrieved 2009-11-03.
  14. ^ Titan Mare Explorer(TiME) Wayback Machine에 2009-10-24 보관:외계 해양의 첫 탐사
  15. ^ 타이탄 마레 탐색기: Titan을 위한 TiME. (PDF) 달 및 행성 연구소 (2012).
  16. ^ "NASA and ESA Prioritize Outer Planet Missions". NASA. February 18, 2009.
  17. ^ Rincon, Paul (February 18, 2009). "Jupiter in space agencies' sights". BBC News.
  18. ^ Vastag, Brian (August 20, 2012). "NASA will send robot drill to Mars in 2016". Washington Post.
  19. ^ Smith, R.M.; Yozwiak, A.W.; Lederer, A.P.; Turtle, E.P. (2010). "HORUS—Herschel Orbital Reconnaissance of the Uranian System". 41st Lunar and Planetary Science Conference (1533): 2471. Bibcode:2010LPI....41.2471S.
  20. ^ http://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2014/pdf/2406.pdf[bare URL PDF]
  21. ^ Flyby of Io with Repeat Hunches: Io에 대한 뉴 프론티어 미션을 위한 개념 설계.테리 앤 수어, 세바스티아노 파도반, 제니퍼 L.Whitten, Ross W.K. 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.우주 연구의 발전, 60권, 5권, 2017년 9월 1일, 1080-1100페이지
  22. ^ Flyby of Io with Repeat Encounters (FIRE): A New Frontiers Mission Designed to Study the Innermost Volcanic Body in the Solar System. (PDF) R. W. K. Potter, M. L. Cable, J. Cum-bers, D. M. Gentry, T. N. Harrison, S. Naidu, S. Padovan6, C. W. Parker, J. Reimuller, S.Shkolyar, T-A. Suer, J. R. Szalay, H. J. Trammell, C. C. Walker, J. L. Whitten, C. J. J. Budney.제44회 달·행성과학회의(2013년)

외부 링크