Марсохода ExoMars ще използва ядрен източник на енергия
Предстоящата мисия на Европа до Марс ще приложи пионерско устройство с ядрено захранване. То използва радиоактивния разпад на америция, за да поддържа енергията за компонентите си.
Европейската космическа агенция (ESA) обяви плановете на 16 май, заедно с подробности за споразумение с НАСА. То демонстрира приноса на американската агенция към дълго отлаганата мисия, която ще достави първия в Европа марсоход, наречен Розалинд Франклин. ESA първоначално работи с руската космическа агенция Роскосмос по мисията, но отмени партньорството през 2022 г., след като Русия нахлу в Украйна.
За устройствата
Устройствата, които използват топлина произведена от разпадането на радиоактивни елементи са известни като радиоизотопни нагреватели (RHU). Те позволяват на космическите кораби да работят, без да разчитат на електричество, генерирано от слънчеви панели. ESA към момента е разчитала на американски или руски партньори да предоставят RHU, които използват плутоний-238. От 2009 г. обаче се работи върху собствена програма за създаване на радиоизотопни нагреватели, както и батерии, които осигуряват електричество.
Европейските RHU ще затоплят компонентите в платформата за кацане на мисията, която разгръща марсохода на повърхността на Марс. Спускаемият модул ще захранва марсохода, преди той да излезе от платформата и да отвори своите слънчеви панели. Удължаването на живота на спускаемия модул осигурява резерв в случай, че има проблеми при разполагането на марсохода.
Разпад на америций
Нагревателните модули на ESA не само ще бъдат първите в Европа, но и първите въобще, които използват америций-241. Това е страничен продукт от разпадането на плутоний, който съдържа по-малко мощност на грам от своя предшественик. Америций-241 е по-изобилен и евтин. Разработването и стартирането на европейски RHU ще бъде първо за ESA.
Марсоходът Rosalind Franklin е предназначен за търсене на следи от древен живот на Марс. Той разполага с 2-метрова сонда, която му позволява да се зарови дълбоко под повърхността на планетата. Мисията първоначално беше планирана за 2018 г. Вече имаше едно отлагане поради технически проблеми. Пандемията от COVID-19 наложи второ такова, дори преди напрежението с Русия да ескалира.
ESA трябваше радикално да преосмисли мисията, за да продължи без участието на Роскосмос, който трябваше да построи спускаемия модул. Това накара ESA да създаде нов спускаем апарат с европейски дизайн и да разчита на НАСА да запълни оставащите дупки в плана. Според споразумението, НАСА ще осигури капацитет за изстрелване на ExoMars през 2028 г., както и спирачни двигатели за спускаемия модул. Последната също ще се погрижи за радиоизотопните нагреватели за марсохода.
Бъдещи батерии
Америциевите RHU се създават като част от европейския проект за устройства, използващи радиоизотопна енергия (ENDURE). Устройствата съдържат радиоактивни материали. Те изискват сертифициране преди пускането им в експлоатация. Сътрудничеството работи за изпълнение на изискванията за безопасност при изстрелване навреме до 2028 г.
До края на десетилетието ENDURE има за цел да разработи америциеви батерии, способни да осигурят електричество на космически кораб, а не само топлина. Те ще бъдат използвани и за поредица от мисии на ESA до Луната в началото на 2030 г. Докато RHU използва топлината, естествено произведена от радиоактивно разпадане, ядрена батерия, известна като радиоизотопен термоелектрически генератор, преобразува тази топлина в електрическа енергия.
Недостъпни зони
Националната ядрена лаборатория, базирана в Обединеното кралство, ще създаде америциевите пелети, необходими за нагревателите и батериите, от отработено ядрено гориво на гражданските електроцентрали.
ESA, разполагайки със собствени отоплителни единици, ще позволи на агенцията да разшири хоризонта си на проучване. Способността да се поддържат полетните системи топли в сенчести зони, като кратери или през нощта, ще позволи да бъдат изследвани недостъпни преди това зони и ще удължи живота на мисията.
