Новые перспективы космических миссий — америций-241 и двигатели Стирлинга
Космические исследования всегда требовали надежных и долговечных источников энергии, особенно для миссий в глубоком космосе, где солнечные батареи становятся бесполезными из-за огромных расстояний от Солнца. На протяжении десятилетий НАСА использовало радиоизотопные энергетические системы (РЭС) на основе плутония-238, которые обеспечивали питание для таких легендарных миссий, как Voyager и Perseverance.
Однако поиск альтернативных решений привел ученых к новому кандидату — америцию-241, который уже более 20 лет исследуется в Европе. В начале 2024 года НАСА и Университет Лестера объединили усилия, чтобы протестировать этот перспективный изотоп в сочетании с инновационным двигателем Стирлинга, который может стать ключом к будущим межпланетным миссиям.
Америций-241: альтернатива плутонию
В отличие от плутония-238, который исторически использовался в РЭС, америций-241 обладает рядом преимуществ, включая более доступное производство и длительный период полураспада (432 года против 88 у плутония).
Это делает его привлекательным для долгосрочных космических миссий, где стабильность энергоснабжения критически важна. Университет Лестера, лидер в исследованиях америциевых РЭС, разработал имитаторы источников тепла, которые точно воспроизводят тепловыделение реального радиоизотопа, что позволило НАСА провести наземные испытания без использования опасных материалов.
Двигатель Стирлинга: надежность без износа
Одним из самых перспективных методов преобразования тепловой энергии в электрическую является свободнопоршневой двигатель Стирлинга. В отличие от традиционных механизмов, он не имеет коленчатых валов, поршневых колец или вращающихся подшипников, что исключает износ и позволяет устройству работать десятилетиями без обслуживания. Это идеальное решение для космических аппаратов, которые должны функционировать в экстремальных условиях вдали от Земли.
Во время совместных испытаний НАСА и Университета Лестера была продемонстрирована не только эффективность системы, но и ее устойчивость к отказам. Даже в случае неполадок преобразователя Стирлинга генератор продолжает вырабатывать электроэнергию, что делает его надежным вариантом для длительных миссий.
Успешные испытания подтвердили, что америций-241 в сочетании с двигателем Стирлинга может стать жизнеспособной альтернативой традиционным РЭС. Команда НАСА уже работает над усовершенствованной версией испытательного стенда, которая будет легче, точнее и устойчивее к внешним воздействиям.
Как отметил Сальваторе Орити, инженер НАСА, сотрудничество позволило быстро и эффективно перейти от концепции к прототипу, близкому к летному образцу. Это открывает новые горизонты для исследований дальнего космоса, включая потенциальные миссии за пределы Солнечной системы, где надежность и долговечность энергосистемы — ключ к успеху.
Таким образом, комбинация америция-241 и двигателя Стирлинга может стать следующим шагом в эволюции космической энергетики, обеспечивая человечество энергией для покорения самых далеких уголков Солнечной системы.