מבוא ל Beta Decay ו-A Space Power

מאז שחר עידן החלל, כוח אמין וארוך טווח היה אחד האתגרים הקריטיים ביותר למשימות האוורור מעבר למסלולו של כדור הארץ, לוחות סולאריים הופכים יעילים פחות ככל שגלגלות נודדות מהשמש, סוללות כימיות לא יכולות לעמוד באתגרים הרב-שנתיים או אפילו מולטי-דה-אקדמיים הדרושים כדי לחקור את כוכבי הלכת החיצוניים והמרחב הבין-כוכבי.

הבנה של Beta Decay: A Primer

(א) הוא צורה של דעיכה רדיואקטיבית שבה גרעין אטומי בלתי יציב משתנה על ידי פולטת חלקיקים 90 - או אלקטרון ( ⁇ ) או וואטרון (β+) בדעיכה, נויטרון בתוך הגרעין הופך לחלקיק של פרוטון, שחרור אלקטרון ואנטינוטרנומטרנו (Futino) הוא בדרך כלל חלק מאנרגיה LT2, 000) של LT2, הופך למעשה לנגמנט חום אחד:

(א) דעך במיוחד עבור יישומי חלל מכיוון שהוא תהליך צפוי וניתן לשליטה בו.המחצית החיים של איזוטופים של בטא-המיטה קובע כמה זמן התפוקה החום עדיין מועילה.העליונים עם מחצית חיים בטווח של כמה עשורים, כגון: 0Plutonium-238FLT:1 (87 שנים) או F2LT) אשר עדיין דורשות כוח כבד יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 שנים של הגנה על פני שטח אנושי, אשר יש צורך גבוה יותר, לעומת זאת, על פני שטח גדול יותר, אשר יש צורך גבוה יותר, על פני שטח של הגנה על פני שטח גדול יותר, לעומת זאת, 000 (pLT2, 000) ו- 28.8) על פני שטח גדול יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, 000) ו-32 שנים, אשר יש צורך, 000 שנים (R2, 000) על פני שטח גדול יותר, 000) על פני שטח גדול יותר, אשר יש צורך, אשר יש צורך, אשר יש צורך, 000 טווח גבוה יותר, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 טווח גבוה יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, לעומת זאת, 000 שנים, 000 שנים, 000 טווח גבוה יותר קל יותר,

כיצד Beta Decay Powers Radioisotope Thermoelectric Generators

RTG מורכב משלושה מרכיבים עיקריים: מקור חום המכיל את איזוטופ רדיואקטיבי, ממיר שהופך חום לחשמל, מערכת דחיית חום.מקור החום הוא בדרך כלל גלולה קרמיקה או אבקה מלחיצה של איזוטופה, מלוטש בשכבות מרובות של חומר מגן כדי למנוע שחרור במקרה של שיגור או תאונת דרכים.

החום מועבר למערך של FLT:0 thermocoupvelesFLT:1, אשר הם מכשירים המייצרים מתח כאשר הבדל טמפרטורה קיים בין שני הקצוות שלהם.זה ידוע אפקט Seebeck.ב RTG טיפוסי, הצומת החם של מערכת תרמו-רכב מחובר למקור החום, בעוד הקור מחובר לרדיור או למבנה המיוצר על פני הטמפרטורות הנוכחיות (RDC) לשאת את 2Vericeric) באופן קבוע יותר מ- 2.

Betaדעון מתאים במיוחד עבור RTGs כי האנרגיה המשוחררת לדעיכה נמוכה יחסית בהשוואה לאפאדלון אלפא, אבל החלקיק פלוקס גבוה.זה תוצאות בדחיסות כוח גבוהה ומקור חום קומפקטי יחסית.בנוסף, חלקיקי הבטא עצמם נספגים בתוך כמה מ"מ של המקור, כך כמעט כל האנרגיה העששת מומרת - גורם מרכזי בהשגת יעילות גבוהה 57%-G באופן אמין של RTG באופן קבוע, בעוד שנדמה כי הוא חסר יעילות גבוהה של חומר RTG.

רדיואיזוטופים מרכזיים בשימוש ב- RTGs וב- Beta Decay Properties

פלוטוניום-238

איזוטופים הנפוצים ביותר ב- RTGs למשימות חלל עמוקות הם (FLT:0Plutonium-238FLT:1 ; הוא עובר בעיקר אלפאון-234) עם מחצית חיים של 87.7 שנים, אבל שבריר קטנה של דעיבון כרוכה בפליטה ממוצרי הבת.

סטרנטיון-90

(FLT90):0Strontium-90FLT:1 הוא בטא טהור פולט עם מחצית חיים של 28.8 שנים.It a מתפתל ל Ytrium-90, אשר עצמו עובר בטא דעך עם מחצית חיים של 2.67 ימים, יצירת שרשרת של פחמן דו-חמצני אשר משחררת כ-0.546 וואט לגרם.

בתיא Emitters

הניסויים ונישה RTGs חקרו איזוטופים כגון:0 (Curium-242oriph:1 (חצי חיים 162.8 ימים), FLT:2Curium-24403FLT 3 (18.1 שנים), ו-FLT:4Cesium-137V) תלויות במשימות מסחר שונות בין צפיפות כוח, לבין דרישות מהירות של פחמן דו-חמצני, אך בטווח הארוך ביותר, לעומת זאת, כ-137-24 שעות).

היתרונות של Beta Decay- Based RTGs עבור משימות חלל

  • (FLT:0) חיים תפעוליים ארוכים: 10:1 עם מחצית חיים נמדדים בעשורים, beta-emitting isotopes לספק כוח לתקופות הרבה יותר גבוה סוללות כימיות או תאי דלק.
  • (FLT:0) צפיפות אנרגיה גבוהה: FLT:1 כמות האנרגיה המשוחררת לגרם של איזוטופ היא פקודות בגודל גדול יותר ממקורות כימיים.לדוגמה, 1 קילו של פלוטוניום-238 מייצרת כ 570 וואט תרמי, שווה לשרוף קילוגרמים רבים של דלק כימי במהלך חייו.
  • (ב) אין חלקים נעים: 1.10.15 RTGs מסתמכים אך ורק על המרה תרמואלקטרית של מדינת מוצק, המסלקת את הלבוש, הרטט והסיכון של כשל מכני.
  • (FLT:0) תפוקה של כוח קדם-טווח: FLT:1 קצב הריקבון עוקב אחר עקומה אקספוננציאלית שניתן לחשבו בדיוק, ומאפשרת למתכננים המשימה להגדיל את דרישות הכוח של אישור.
  • (FLT:0) מבצע בסביבות קיצוניות: הפונקציה RTGs בוואקום של החלל, על פני טווח טמפרטורה רחב, ובתנאי קרינה גבוהים הם חסינים מפני אבק, לחץ או תנאי תאורה.
  • (FLT:0) ,Resistance toקרינה: FIRLT:1 בניגוד לתאי השמש, אשר מידרדרים תחת קרינה, RTGs הם חסינים במידה רבה על חגורות הקרינה הקשות של צדק או התלקחות השמש.

אתגרים ומגבלות של Beta Decay ב RTGs

למרות החוזקות שלהם, RTGs מבוסס בטאקום מגיעים עם אתגרים משמעותיים.FLT:0SafetyFLT:1 הוא הדאגה העיקרית.חומרים רדיואקטיביים המשמשים RTGs חייב להיות מטופל, מועבר, הושק בזהירות קיצונית למנוע שחרור מקרי.SNAP-9A 1964, שבו פלוטו-238G נשרף על כניסה מחדש וחומר מבוזר על פני מספר גולגולתי, אשר עוצבו על ידי RTGatereta, כולל מספר גרף של התפוצצות רדיואקטיבית של פחמן, אשר תוכנן מחדש של מערכות פחמן, אשר עוצבו מחדש של פחמן, אשר תוכנן כיום, כולל גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף RTGST.

(FLT:0Weight andיעילותFLT:1) מציג אתגר נוסף.יעילות ההמרה של thermocouples היא בדרך כלל רק 5-7%, כלומר RTG חשמל 100-וואט חייב לייצר כ-1,500 וואט של כוח תרמי.זה דורש מסה משמעותית של איזוטופ ומגן, לעתים קרובות מעל 50 ק"ג עבור מערכת רב-וואט-וואט.

(FLT:0) ניכוי heat dissipationFLT:1hil הוא גם נושא קריטי. RTGs לייצר כמויות גדולות של חום פסולת כי יש לדחות לחלל כדי לשמור על הבדל הטמפרטורה על פני התרמוסקופים. Spacecraft חייב להיות מתוכנן עם קורנטורים שיכולים להתמודד עם חום זה ללא התערבות עם מכשירים מדעיים או בקרה תרמית של רכיבים אחרים.

בנוסף, אספקת איזוטופים גולמיים, במיוחד פלוטוניום-238, מוגבלת.הארה"ב החלה מחדש את הייצור של פלוטוניום-238 ב-FLT:0Los Alamos National LaboratoryFLT:1 כדי לתמוך במשימות עתידיות, אך כמויות נותרו צנועות.

משימות היסטוריות ומודרניות המופעלות על ידי Beta Decay RTGs

RTG הראשון המשמש בחלל היה SNAP-3B על לוויין הניווט של Transit 4A בשנת 1961.מאז, בטא-דעון RTGs מבוסס-בסיס, הפעילו עשרות נאס"א ומשימות סובייטיות.

  • (FLT:0)Apollo Surface Experimentsחבילה (ALSEP)FLT:1: אפולו 12, 14, 15, 16, ו 17 משימות עזבו את RTGs על הירח כדי לכפות סממטרים וכלי רכב אחרים במשך שנים לאחר עזיבתו של אסטרונאוטים.
  • (ב) ויקרא:2,2 RTGs על כל ארץ אשר סיפק כוח עבור פעולות פני השטח של מאדים.
  • (FLT:0)Voyager 1 ו-2 (1977), עדיין פועל לאחר יותר מ-45 שנים, החללית הזו מסתמכת על הריסות פלוטוניום-238 כדי לשלוח נתונים מעבר לליוספאוזה.
  • (FLT:0)Cassini-Huygens (1997–2017): הקרוסלר קאסיני השתמש בשלושה RTGs כדי ללמוד את הטבעות והירחים של שבתאי; ה- Huygens בדיקה עצמה נשא RTG קטן יותר לנפילתו דרך האטמוספרה של טיטאן.
  • (FLT:0) New Horizons (2006)FLT:1: מופעל על ידי RTG יחיד, החללית הזו טסה על פני פלוטו בשנת 2015 וממשיך לכיוון ה-Coiper Belt.
  • (ב)[דרוש מקור] ב[[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] בשנת [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]

ה-FLT:0 NASA Radioisotope Power Systems Programs ReveFLT:1 ממשיך לפתח הדור הבא RTGs למשימות עתידיות, כולל ה- Dragonfly quadcopter ל- Titan ול-אירופה קליפר (שמשתמשים בלוחות סולאריים אך נחשב ל- RTGs לגיבוי).

פיתוח עתידי: שיפור מערכות Beta Decay Power

מחקר מתמשך נועד להתגבר על יעילות ומגבלות האספקה של RTGs הנוכחי (FLT:0 Thermoelectric MaterialsFLT:1) הם בחזית חומרים חדשים כגון:2skutteruditess (ראה:2skutteruditesFLT 3: 3LT 3, אשר יש מוליכות תרמית נמוכה ו מוליכות חשמלית גבוהה, יכול להעלות את יעילות ההמרה ל 10-12%.

(FLT:0) בחירת איזוטופ מתקדמת (FLT:103) היא דרך נוספת, בעוד פלוטוניום-238 נשאר תקן, איזוטופים חלופיים כמו FLT:2Americium 241igalph 3: 3 (אלפא פולט עם 432 שנים מחצית החיים) נחקרים על ידי סוכנות החלל האירופית לרדיו-toxic נמוך יותר וזמינות גבוהה יותר.

(הופנה מהדף המרת ה- 0Dynamic Systems) 1R.1, כגון ממירים סטרלינג יכול להחליף את תרמוקופסים, המציע יעילות של 20-30%.TheFLT:2NASA מתקדם Stirling Radioisotope Generator (ASRG)FLT:3 הראה גישה זו, אך הפיתוח הופסק עקב עלויות טכניות והתעניינות רנסטנית ב-Ratesquaremereatives עשוי גם עבור מטוסים עתירנטיים, אך עשוי להיות יעיל, אך גם כן, אך עשוי להיות מאושר, אך עשוי להיות מאושר, אך גם עבור מטוסים עתידיים, אך גם עבור מטוסים, אך גם כן, אך עדיין, אך עדיין, אך עדיין, אך עדיין, אך ורק עבור תוכניות מוכחים, אך ורק עבור מטוסים קטנים, אך עדיין, אך עדיין, אך ורק עבור סוללות, אך עדיין, אך ורקמות, אך עדיין, אך פיתוח הופסקה, אך ורק עבור תוכניות רדיו עמידים, אך ורק עבור תוכניות מוכחות, אך ורקמות, אך עדיין, אך ורקמות, אך עדיין, אך ורקמות, אך ורק עבור תוכניות רדיו, אך עדיין, אך עדיין, ככל הנראה, ככל הנראה, עבור תוכניות מוכחות, ככל הנראה, אשר הוכח, סבירות, אך ורק בעתיד, ייתכן, עבור

מסקנה

Betaדעון הוא אבן הפינה של גנרטורים תרמואלקטריים רדיואיזוטופים, המאפשרים לאנושות לחקור את החלקים הרחוקים והלא-אפשריים ביותר של מערכת השמש שלנו.התפוקה הצפויה, לטווח ארוך – שמקורה בשינוי ספונטני של גרעיניים – הפעילה חללית במשך עשרות שנים, מהירח ועד לקצה החלל הבין-כוכבי הלכת, בעוד אתגרים הקשורים לבטיחות, יעילות, ואספקה אטומה, ממשיכים את החדשנות והאנרגיה החיצונית של נאס"א, כמו גם את החלל, כדי להמשיך את החלל העמוקים, כמו גם את תהליכי החלל הבין-אווירה, כדי להמשיך את תהליכי החלל הבין-אווירה, ולהבטיח, בעוד שהאנרגיה העמוקים, בעוד אתגרים עמוקים, כמו גם את תהליכי החלל של נאס"א, בעוד אתגרים עמוקים, כמו גם את תהליכי ייצור החלל של RTGTripleta, בעוד אתגרים עמוקים, בעוד אתגרים עמוקים, בעוד אתגרים עמוקים, בעוד אתגרים עמוקים, בעוד אתגרים עמוקים, ממשיכים, וטכנולוגיות העמוקים, כמו גם את תהליכי ייצור החלל העמוקים, כמו גם את תהליכי החלל של מערכות החלל של מערכות החלל של מערכות החלל של מערכות החלל של מערכות החלל של מערכות החלל של מערכות החלל של מערכות החלל הבין-אווירה, בעוד אתגרים הקשורים לבטיחות, בעוד אתגרים הקשורים לבטיחות, כמו גם את מערכות החלל של מערכות החלל של מערכות