Американская технологическая компания L3Harris Technologies объявила о завершении разработки проекта ядерного источника энергии следующего поколения для будущих дальних космических миссий NASA, что знаменует собой важнейший прогресс в области космической энергетики.
Проект радиоизотопного термоэлектрического генератора следующего поколения (Next Gen RTG) компании успешно прошёл критический обзор проекта (Critical Design Review, CDR) 2 апреля, открывая путь к новой эре исследований внешней Солнечной системы.
Космическое сообщество в основном полагалось на фотоэлектрические системы электропитания, технологии, первоначально разработанные для космических применений и нашедшие множество наземных применений. Однако эти системы накладывают серьёзные ограничения на миссии к таким местам, как внешняя Солнечная система. Доступная солнечная энергия уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Например, на Сатурне плотность солнечной энергии в сто раз ниже, чем на Земле.
Радиоизотопные термоэлектрические генераторы преобразуют тепло от радиоактивного распада плутония-238 в электричество. Они используются уже 60 лет. Ранние версии продолжают обеспечивать энергией два зонда NASA «Вояджер», запущенные в 1977 году и теперь путешествующие в межзвёздном пространстве.
Next Gen RTG является развитием технологий РИТЕГов с теплоисточниками общего назначения, которые обеспечивали энергией орбитальный аппарат NASA «Кассини» у Сатурна, а совсем недавно — зонд «Новые Горизонты», совершивший пролёт мимо Плутона в 2015 году и теперь исследующий пояс Койпера — отдалённую, похожую на пончик область ледяных обломков и карликовых планет, простирающуюся сразу за орбитой Нептуна.
В отличие от многомиссионных РИТЭГов производства L3Harris, которые в настоящее время питают марсоходы NASA «Кьюриосити» и «Персеверанс», генераторы Next Gen RTG оптимизированы для работы космических аппаратов в вакууме космоса, а не на поверхности планеты. Конструкция, оптимизированная для вакуума, обеспечивает более эффективный отвод тепла и выработку электроэнергии в условиях глубокого космоса, где будут работать такие миссии, как орбитальный аппарат к Урану. В результате Next Gen RTG обеспечивает более высокую выходную мощность при том же весе, что и многомиссионный РИТЭГ. Благодаря способности генерировать около 250 ватт электроэнергии в начале своего срока службы, каждый генератор Next Gen RTG будет обеспечивать надёжное, долговременное энергоснабжение космических аппаратов, исследующих дальние пределы Солнечной системы.
«Мы доказываем, что можем сделать это снова», — заявил Лео Гард, менеджер программы космических двигательных и энергетических систем L3Harris. «Хотя мы не строили оригинальные генераторы, мы успешно восстановили неполную документацию и нашли современные аналоги для устаревших компонентов благодаря творческому решению проблем».
«Успешное прохождение критического обзора проекта является важной вехой, поскольку оно подтверждает, что наша конструкция соответствует всем техническим требованиям и может быть реализована в производстве», — добавил Билл Сак, генеральный менеджер подразделения RocketWorks and Power Systems в L3Harris. «Это также демонстрирует, что мы успешно восстановили этот критически важный потенциал после многих лет ограниченного производства. Наш РИТЭГ нового поколения представляет собой значительный скачок вперёд в эффективности. Мы обеспечиваем большую мощность в той же массовой оболочке, что имеет решающее значение, когда каждый килограмм имеет значение для глубоких космических миссий».
В качестве генерального подрядчика по программе Next Gen RTG компания L3Harris отвечает за основную структуру и общую системную интеграцию. Компания Teledyne Energy Systems Inc. из Хант-Вэлли, штат Мэриленд, производит термоэлектрические элементы, преобразующие тепло в электричество, в то время как компания BAE Systems Space and Mission Systems из Боулдера, штат Колорадо, отвечает за изоляцию.
Лётные образцы новых РИТЭГов могут обеспечивать энергией глубокие космические зонды NASA, начиная с начала 2030-х годов, включая предлагаемый орбитальный аппарат к Урану, который будет использовать два генератора Next Gen RTG для электропитания и поддержания температуры своих чувствительных компонентов, достаточно высокой для работы в холодной среде внешней Солнечной системы. Эта двойная функциональность делает РИТЭГи незаменимыми для таких миссий.
Компания L3Harris сообщила, что, помимо орбитального аппарата к Урану, эти энергосистемы могут обеспечить:
- расширенные миссии к Нептуну и его спутнику Тритону;
- исследовательские аппараты объектов пояса Койпера, способные выходить за пределы дальности зонда «Новые Горизонты»;
- длительные миссии к спутникам планет-гигантов;
- и межзвёздные прекурсорные миссии, уходящие даже дальше, чем «Вояджер-1» и «Вояджер-2».
