انقلاب در انرژی فضایی با ژنراتور رادیوایزوتوپی

استارت‌آپ لتونیایی “Deep Space Energy” یک ژنراتور فشرده رادیوایزوتوپی ساخته که قادر است با مصرف سوختی تا پنج برابر کمتر، خروجی معادل سامانه‌های هسته‌ای فضایی نسل پیشین ارائه دهد.

به گزارش سرویس فناوری تک‌ناک، این شرکت موفق به جذب ۳۵۰ هزار یورو سرمایه شده و علاوه بر این، ۵۸۰ هزار یوروی دیگر از محل قراردادهای عمومی و بودجه دولتی برای تسریع مسیر تجاری‌سازی فناوری خود تامین کرده است. فناوری مورد نظر بر پایه تبدیل حرارت حاصل از واپاشی رادیواکتیو به انرژی الکتریکی عمل می‌کند. منبع حرارتی این سامانه از رادیوایزوتوپ‌های استخراج‌شده از پسماند نیروگاه‌های هسته‌ای تجاری، به‌ویژه ایزوتوپ آمریسیوم-۲۴۱ تامین می‌شود.

حتما بخوانید: استفاده از  زباله‌ پلاستیکی برای افزایش توان باتری‌ها

برخلاف مولدهای ترموالکتریک رادیوایزوتوپی متداول (RTG) که به ترموکوپل‌ها برای تبدیل گرما به برق متکی‌ هستند، معماری پیشنهادی Deep Space Energy، جهشی قابل‌ توجه در بهره‌وری سوخت ایجاد کرده است. میهایلز شپانسکیس، بنیان‌گذار و مدیرعامل شرکت اعلام کرده که فناوری ژنراتور رادیوایزوتوپی در شرایط آزمایشگاهی مورد ارزیابی و اعتبارسنجی قرار گرفته است.

کاهش چشمگیر نیاز به سوخت، مزیت رقابتی کلیدی این سامانه محسوب می‌شود؛ مزیتی که به‌ طور مستقیم بر جرم سامانه، هزینه پرتاب و قابلیت مقیاس‌پذیری در ماموریت‌های فضایی اثر می‌گذارد. این ژنراتور برای ایفای نقش به‌ عنوان منبع انرژی اصلی یا پشتیبان در ماهواره‌هایی طراحی شده است که در مدارها یا محیط‌هایی فعالیت می‌کنند که اتکا به انرژی خورشیدی با محدودیت یا ناپایداری همراه است.

بیشتر بخوانید: برای اولین بار سوخت جت از اتانول تولید شد

کاربردهای ژنراتور رادیوایزوتوپی

میهایلز شپانسکیس اعلام کرد: «فناوری ما که پیش‌تر در محیط آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است، ظرفیت کاربرد گسترده در صنایع دفاعی و فضایی دارد. نخستین گام، توسعه یک منبع انرژی کمکی برای ارتقای تاب‌آوری ماهواره‌های راهبردی است. این سامانه با تامین برق پشتیبان مستقل از خورشید، افزونگی سامانه‌های توان را تضمین می‌کند و برای ماموریت‌های شناسایی نظامی با ارزش عملیاتی بالا، نقش کلیدی ایفا می‌نماید.» مولدهای ترموالکتریک رادیوایزوتوپی متداول برای حفظ توان پایدار در بازه‌های بلندمدت، به جرم قابل توجهی از مواد رادیواکتیو نیازمند هستند.

بر اساس اعلام Deep Space Energy، برای تولید ۵۰ وات توان الکتریکی مورد نیاز یک ماه‌نورد، تنها حدود ۲ کیلوگرم آمریسیوم-۲۴۱ کافی است؛ در حالی که سامانه‌های نسل پیشین برای دستیابی به همین سطح خروجی، حدود ۱۰ کیلوگرم ماده رادیوایزوتوپی مصرف می‌کنند. این کاهش ۸۰ درصدی جرم با کمک ژنراتور رادیوایزوتوپی، پیامد مستقیم اقتصادی در مرحله پرتاب دارد؛ جایی که هزینه انتقال هر کیلوگرم بار به سطح ماه می‌تواند تا سقف یک میلیون یورو برآورد شود. کاهش جرم رادیوایزوتوپ یا به کاهش محسوس بودجه ماموریت می‌انجامد یا ظرفیت حمل محموله‌های تکمیلی را آزاد می‌کند.

برای مطالعه بیشتر: تبدیل روغن سوخته پخت‌وپز به پلاستیک‌های قابل بازیافت با استحکام خارق‌العاده

این شرکت، بازار ماهواره‌های مستقر در مدار میانی زمین (MEO)، مدار زمین‌آهنگ (GEO) و مدار بیضوی بسیار کشیده (HEO) را هدف قرار داده است؛ حوزه‌ای که میزبان سامانه‌های تصویربرداری رادار دهانه ترکیبی، شنود سیگنال و آشکارسازی پرتاب موشک است. بهره‌گیری از یک منبع پشتیبان غیرخورشیدی، تاب‌آوری عملیاتی را در برابر افت تدریجی توان، دوره‌های گرفت مداری و اختلالات غیرجنبشی افزایش می‌دهد. شپانسکیس تاکید کرد: «در مسیر تقویت استقلال راهبردی اروپا، توسعه و تولید بومی ماهواره‌های پیشرفته ضروری است. فناوری ما با افزودن یک منبع انرژی کمکی، مقاومت ماهواره‌ها را در برابر حملات غیرجنبشی و خرابی‌های فنی ارتقا می‌دهد.»

طراحی‌شده برای محیط ماه

محیط ماه با چالش‌های شدیدتری همراه است؛ شب‌های قمری حدود ۳۵۴ ساعت به طول می‌انجامند و دما به کمتر از منفی ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد سقوط می‌کند. در چنین شرایطی، پنل‌های خورشیدی از مدار خارج می‌شوند و اتکا به سامانه‌های باتری برای پوشش چرخه‌های طولانی تاریکی، مستلزم افزایش قابل توجه جرم و پیچیدگی سامانه است. یک ژنراتور رادیوایزوتوپی امکان تولید پایدار توان پایین را بدون وابستگی به تابش خورشیدی فراهم می‌کند، که مزیتی حیاتی برای تنظیم حرارتی، ارتباطات و سامانه‌های بقا در شب‌های طولانی قمری یا ماموریت در مناطق همواره سایه‌دار است.

ظرفیت تولید آمریسیوم-۲۴۱ تا میانه دهه ۲۰۳۰ حدود ۱۰ کیلوگرم در سال برآورد می‌شود. در صورت تحقق ادعای بهره‌وری این شرکت، این سطح تولید می‌تواند نسبت به سناریوهای مبتنی بر RTGهای سنتی، دامنه ماموریت‌های قابل پشتیبانی را به‌ طور محسوسی افزایش دهد. شرکت Deep Space Energy با هدف ورود به ماموریت‌های علمی اعماق فضا، عملیات سطح ماه و ماهواره‌های دفاعی با ارزش عملیاتی بالا، در تلاش است جایگزینی سبک‌تر، کارآمدتر و کم‌مصرف‌تر برای فناوری چند دهه‌ای RTG ارائه کند.