Menu
Cart
Παραγωγή ενέργειας στο Διάστημα, η μεγάλη πρόκληση για την εξερεύνηση του – ΠΤΗΣΗ
Διάρκεια άρθρου: 4 Λεπτά

Παραγωγή ενέργειας στο Διάστημα, η μεγάλη πρόκληση για την εξερεύνηση του – ΠΤΗΣΗ

Παραγωγή ενέργειας στο Διάστημα, η μεγάλη πρόκληση για την εξερεύνηση του – ΠΤΗΣΗ

Του Λουκά Μπαφατάκη, Μηχανολόγου Μηχανικού Ε.Μ.Π.

19 Νοεμβρίου 1969. Ο αστροναύτης της αποστολής Apollo 12, Alan L. Bean, αφαιρεί μια κάψουλα πλουτωνίου-238 από τη σεληνακάτο. Η θερμοπυρηνική αυτή πηγή τοποθετήθηκε στη συνέχεια στη Ραδιοϊσοτοπική Θερμοηλεκτρική Γεννήτρια SNAP-27 (διακρίνεται στο έδαφος), η οποία αποτέλεσε την πηγή ενέργειας για τα επιστημονικά όργανα του πακέτου πειραμάτων ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) που αφέθηκε στην επιφάνεια της Σελήνης.
Οι νέες φωτοβολταϊκές συστοιχίες iROSA ενισχύουν την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού.
O Διεθνής Διαστημικός Σταθμός με τα τεράστια φωτοβολταϊκά πάνελ ανεπτυγμένα.
Επίγεια δοκιμή ανάπτυξης των φωτοβολταϊκών συστοιχιών του διαστημοποπλοίου JUICE. Η συνολική επιφάνεια των 85 m² επιτρέπει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ακόμη και στην περιοχή του Δία
To διαστημόπλοιο Europa Clipper κοντά στην Ευρώπη, δορυφόρο του Δια, με φωτοβολταϊκά πάνελ 102 τετραγωνικών μέτρων.
Το InSight της NASA στην επιφάνεια του Άρη με τα φωτοβολταϊκά του ανεπτυγμένα. Η συσσώρευση σκόνης περιόρισε σταδιακά την παραγωγή ενέργειας.
Βάση κοντά σε σεληνιακό πολικό κρατήρα, όπου η γεωγραφική θέση μπορεί να προσφέρει πολύ συχνότερο φωτισμό και να μειώσει σημαντικά τις απαιτήσεις αποθήκευσης ενέργειας
To συγκρότημα μπαταριών EP9 του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού απορρίπτεται στο κενό. Περιείχε μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου, και είχε αντικατασταθεί με νεότερης τεχνολογίας. Έτσι το συγκρότημα βάρους 2,9 τόνων ήταν περιττό και αφέθηκε το 2021 σε τροχιά που το οδήγησε να καεί στην ατμόσφαιρα της Γης.
Η ραδιοϊσοτοπική γεννήτρια MMRTG κατά τη δοκιμαστική προσαρμογή της στο Curiosity. Μετατρέπει τη θερμότητα από τη διάσπαση του πλουτωνίου-238 σε ηλεκτρική ενέργεια.
Μέτρηση εκπομπής ραδιενέργειας στο εργαστήριο, μιας μονάδας RTG που μπήκε στο διαστημόπλοιο Cassini της NASA. To διαστημόπλοιο εκτοξεύτηκε το 1997 και έκανε για πολλά χρόνια εξερεύνηση του Κρόνου.
Η πειραματική διάταξη Kilopower της NASA για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω πυρηνικής σχάσης σε μελλοντικές διαστημικές αποστολές
Απεικονίσεις για πιθανή εγκατάσταση αντιδραστήρα στην Σελήνη, όπου προβλέπεται να υπάρχει ένα τεράστιο “ιστίο” με πάνελ για εκπομπή της υπερβολικής θερμότητας στο κενό. Εικόνα: Lockheed Martin.

Το παράδειγμα αφορά καθαρή ακτινοβολία προς ένα ιδανικά ψυχρό περιβάλλον. Στην πράξη, η επιφάνεια του ψυγείου μπορεί να δέχεται ηλιακή ακτινοβολία, θερμική ακτινοβολία από το έδαφος ή ανακλώμενο φως. Επίσης, οι σωληνώσεις, οι αντλίες, οι δομές και οι μηχανισμοί ανάπτυξης αυξάνουν τη συνολική μάζα. Οπότε ενας μικρός πυρηνικός πυρήνας δεν συνεπάγεται μικρό σταθμό παραγωγής: η απόρριψη θερμότητας μπορεί να καθορίζει τις διαστάσεις ολόκληρης της εγκατάστασης.

Η ασφάλεια ως μέρος του ενεργειακού σχεδιασμού

Σε μια επανδρωμένη εγκατάσταση, η ηλεκτρική τροφοδοσία συνδέεται άμεσα με την επιβίωση. Απώλεια ισχύος μπορεί να σημαίνει απώλεια θέρμανσης, κυκλοφορίας αέρα, απομάκρυνσης διοξειδίου του άνθρακα, ελέγχου πίεσης ή επικοινωνίας. Για αυτό ο σχεδιασμός χρειάζεται πλεονασμό, εφεδρικές γραμμές, δυνατότητα απομόνωσης αστοχιών και διαχείριση φορτίων ανάλογα με την προτεραιότητά τους.

Διαβάστε επίσης:Ρωσία–Ουκρανία — Το Κίεβο αναφέρει στρατιωτική χρήση του δορυφορικού Rassvet

Η ανθεκτικότητα δεν προκύπτει υποχρεωτικά από το ότι υπάρχει μία μεγάλη γεννήτρια. Μπορεί να προκύπτει από διαφορετικές πηγές, κατανεμημένες μονάδες και αποθήκευση ικανή να καλύψει κρίσιμα φορτία αν κάποιο σύστημα σταματήσει. Αλλά και η υπερβολική πολυπλοκότητα δημιουργεί νέες πιθανότητες αστοχίας. Το ζητούμενο δεν είναι να τοποθετηθούν όλα τα διαθέσιμα συστήματα πάνω σε μια βάση. Είναι να προκύψει μια αρχιτεκτονική της οποίας οι αστοχίες έχουν προβλεφθεί και αντιμετωπίζονται.

Δεν υπάρχει μία απάντηση για κάθε σημείο

Η επιλογή παραγωγής ενέργειας στο διάστημα αλλάζει με τον προορισμό. Στη χαμηλή γήινη τροχιά, φωτοβολταϊκά και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες αποτελούν δοκιμασμένη λύση. Στον Άρη, μια RTG προσφέρει ανεξαρτησία από τις αμμοθύελλες, αλλά με μικρή ηλεκτρική ισχύ. Στη Σελήνη, φωτοβολταϊκά και αποθήκευση μπορεί να επαρκούν για πολλές αποστολές, ενώ η συνεχής τροφοδοσία μεγάλης εγκατάστασης μπορεί να δικαιολογεί έναν αντιδραστήρα ή υβριδικό σύστημα.

Στον Δία, αποστολές όπως το JUICE και το Europa Clipper αποδεικνύουν ότι τα μεγάλα φωτοβολταϊκά παραμένουν δυνατή λύση. Πιο μακριά, οι ραδιοϊσοτοπικές γεννήτριες έχουν προσφέρει δεκαετίες λειτουργίας. Οι ανάγκες μιας μελλοντικής βάσης εκατοντάδων kW θα είναι εντελώς διαφορετικές από εκείνες ενός επιστημονικού οχήματος λίγων εκατοντάδων W.

Τελικά, πώς θα έχουμε ενέργεια μακριά από τη Γη;

Με τεχνολογίες που σε μεγάλο βαθμό γνωρίζουμε ήδη, αλλά συνδυασμένες διαφορετικά για κάθε αποστολή. Θα συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε φωτοβολταϊκά όπου ο Ήλιος επαρκεί, μπαταρίες για βραχυχρόνιες διακοπές και αιχμές φορτίου, κυψέλες καυσίμου όπου δικαιολογούνται από την αποθήκευση και τη διαθεσιμότητα αντιδρώντων, ραδιοϊσοτοπικές γεννήτριες για σταθερή ισχύ μικρής κλίμακας και ενδεχομένως αντιδραστήρες σχάσης για μόνιμες, ενεργοβόρες εγκαταστάσεις. Η επιλογή της μπαταρίας, από τη χημεία της έως τη θερμική της προστασία, θα εξαρτάται από το ίδιο ενεργειακό προφίλ και όχι από μια γενική κατάταξη τεχνολογιών.

Διαβάστε επίσης:ΗΠΑ — Τα δύο σκάφη ESCAPADE της NASA αναχώρησαν για τον Άρη

Το δυσκολότερο μέρος ίσως δεν είναι η ίδια η παραγωγή ηλεκτρισμού. Είναι να εξασφαλίσεις ότι θα συνεχίσει να υπάρχει ακριβώς όταν τη χρειάζεσαι, ότι μπορείς να απορρίψεις τη θερμότητα που παράγεις και ότι το σύστημα θα λειτουργεί για χρόνια χωρίς τη δυνατότητα να καλέσεις συνεργείο.

Το πρωτότυπο άρθρο https://flight.com.gr/%CF%80%CE%B1%CF%81%CE%B1%CE%B3%CF%89%CE%B3%CE%AE-%CE%B5%CE%BD%CE%AD%CF%81%CE%B3%CE%B5%CE%B9%CE%B1%CF%82-%CF%83%CF%84%CE%BF-%CE%B4%CE%B9%CE%AC%CF%83%CF%84%CE%B7%CE%BC%CE%B1-%CE%B7-%CE%BC%CE%B5%CE%B3/ ανήκει στο ΔΙΑΣΤΗΜΑ – ΠΤΗΣΗ .

‹ ›