Nükleer güç sistemleri için yeni yakıt, Mars ve ötesine yapılacak görevleri mümkün kılabilir

Nükleer güç sistemleri için yeni yakıt, Mars ve ötesine yapılacak görevleri mümkün kılabilir

Apollo Dönemi'nden bu yana ilk kez astronotları Ay'a gönderme planlarının yanı sıra, NASA ve diğer uzay ajansları Mars, Venüs ve diğer derin uzay hedeflerine odaklanmış durumda. Bunu başarmak için, uzay aracı ekipmanları ve itme sistemleri için yeterli güç sağlayacak ve böylece genel geçiş sürelerini kısaltacak güçlü güç sistemlerine ihtiyaç duyuluyor.

Bu amaçla NASA, 60 yılı aşkın süredir Mars'taki Curiosity ve Perseverance keşif araçları ve Titan'a gönderilmesi planlanan Dragonfly görevinde de kullanılan Radyoizotop Güç Sistemlerini (RPS) değerlendiriyor.

Tarihsel olarak, RSP'ler ısı kaynağı olarak yavaş radyoaktif bozunma yoluyla ısı üreten plütonyum-238'e dayanıyordu. Ancak, ABD Enerji Bakanlığı'nın (DoE) Soğuk Savaş'tan sonra üretimi durdurması ve stokların azalması nedeniyle NASA, bu izotopta potansiyel bir kıtlıkla karşı karşıya.

Bu sorunu çözmek için, NASA Glenn Araştırma Merkezi'ndeki Termal Enerji Dönüşümü Birimi ve Leicester Üniversitesi, alternatif bir yöntem olarak Americium-241'i araştırmak üzere ortaklık kurdu. Bu element, Dünya-Ay sisteminin çok ötesindeki hedeflere yönelik uzun süreli görevlere güç sağlayacak ek bir RPS ısı kaynağı olabilir.

Leicester Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, 15 yılı aşkın süredir Americium-RPS ve ısıtıcı ünitelerinin geliştirilmesinde öncü rol oynuyor. Ocak ayında varılan anlaşmadan bu yana, bu araştırmacılar, iki adet elektrikle ısıtılan Americium-241 simülatörüyle çalışan bir Stirling jeneratörü test ortamının yeteneklerini değerlendirmek üzere NASA bilim insanlarıyla birlikte çalışıyor.

Leicester Üniversitesi ısı simülatörlerini ve jeneratör muhafazasını sağlarken, NASA Glenn'deki Stirling Araştırma Laboratuvarı test istasyonunu, Stirling donanımını ve destek ekipmanını sağladı.

Leicester Üniversitesi'nde araştırma görevlisi olan Hannah Sargeant, "Bu (test yatağı) tasarımının özellikle öne çıkan özelliği, arızalı bir Stirling dönüştürücüsüne elektrik gücü kaybı olmadan dayanabilmesidir. Bu özellik, test kampanyasında başarıyla kanıtlanmıştır ve uzun süreli görevler de dahil olmak üzere potansiyel gelecekteki uzay uçuşu görevleri için bir Amerisyum-Radyoizotop Stirling Jeneratörünün sağlamlığını ve güvenilirliğini vurgulamaktadır." dedi.

Bu testler, performans ve verimlilik hedeflerine ulaşarak, Amerisyum yakıtlı bir RPS'nin gelecekteki görevler için uygun bir güç kaynağı olabileceğini göstermiştir. Çin ayrıca, 2030 yılına kadar Ay'a ve önümüzdeki on yıl içinde bir zamanda Mars'a mürettebatlı görevler göndermeyi planlıyor. Bu amaçla, uzun süreli görevlerin enerji ihtiyaçlarını karşılamak üzere nükleer güç sistemleri için Stirling motorlarını da araştırıyorlar.

Son zamanlarda, bir Çinli bilim insanları ekibi, Stirling motoruyla çalışan bir Uzay Nükleer Reaktör Güç Sistemi'nin (SNRPS) tasarımını ve performansını değerlendirmek için analitik bir model oluşturdu. 2023 yılında Shenzhou-15 mürettebatı, Tangong uzay istasyonunda ülkenin ilk Stirling termoelektrik dönüştürücü yörünge testini tamamladı.

NASA Glenn ekibi, bir sonraki adımda, daha hafif ve daha yüksek doğrulukta olacak test yatağının bir sonraki versiyonu üzerinde çalışıyor ve bunu çevresel testlere tabi tutuyor. NASA Glenn'de makine mühendisi olan Salvatore Oriti, "Konsept sadece bir tasarım olarak başladı ve onu prototip seviyesine kadar taşıdık: jeneratörün uçuş versiyonuna yakın bir şey. Daha etkileyici olan kısım ise, NASA ve Leicester Üniversitesi ekipleri arasındaki büyük bir sinerji sayesinde bunu ne kadar hızlı ve ucuza tamamladığımız." dedi.

"Aynı dalga boyundaydık ve aynı zihniyeti paylaşıyorduk. Her şeyin ne kadar sorunsuz ilerlediğine çok sevindim. Deneyimlerime göre, genellikle hedeflediğiniz her şeyi başaramazsınız, ama biz bunu ve daha fazlasını başardık. Gelecekte de bu başarı seviyesini sürdürmeyi planlıyoruz."

Kaynak: Phys