Generatory radioizotopowe – przyszłość energetyki Marsa

Ludzie pokroju Pana Muska coraz śmielej snują plany, co do kolonizacji Marsa. Całość planów jest bardzo interesująca, przy czym zawiera sporo problemów, które będzie trzeba rozwiązać. Jednym z nich jest zapewnienie przybyszom energii elektrycznej.

Łatwo można powiedzieć, że wystarczy zastosować parę ogniw fotowoltaicznych i będzie wszystko działać. Niestety tak łatwo nie jest, bo w przypadku kolonizacji Marsa bardzo istotną rolę odgrywa stabilność zasilania. Energia elektryczna musi być produkowana cały czas, a fotoogniwa tego nie zapewniają. Baza na Marsie musiałaby mieć prąd nie tylko w czasie dnia, ale też w czasie nocy oraz w trakcie burz piaskowych, które mogą tam trwać wiele tygodni, całkowicie odcinając światła od powierzchni planety. Za o wiele stabilniejsze formy zasilania uznaje się te oparte na rozpadzie pierwiastków promieniotwórczych.

Ciekawymi urządzeniami są między innymi radioizotopowe generatory termoelektryczne (RTG), które wytwarzają energię elektryczną bezpośrednio z ciepła uwalnianego podczas rozpadu izotopu promieniotwórczego (za pomocą termopary). Tego typu urządzenia są używane od kilkudziesięciu lat w satelitach czy statkach kosmicznych i mają niezaprzeczalne zalety jak stabilność zasilania, czy długi okres działania. Jednak również mają bardzo duże wady. RTG charakteryzują się małą sprawnością, bo tylko 3 do 7% energii uzyskanej z rozpadu promieniotwórczego udaje się zamienić na energię elektryczną. Generatory termoelektryczne wytwarzają niewiele mocy, w literaturze wspomina się o wartościach do 5 kW, ale praktycznie nie udało się uzyskać takich wartości. Na przykład w 2001 roku tego typu sprzęt w sondzie Voyager 2 generował tylko 315 W. Na Marsie nie włączylibyśmy nawet odkurzacza.

Co więcej, produkcja tego izotopu jest niesamowicie kosztowna oraz bardzo ciężko wyprodukować jego duże ilości. Obecny zapas plutonu w NASA wynosi zaledwie 35 kg. Dla porównania sonda New Horizons w swoją podróż zabrała ze sobą 11,5 kg plutonu.

Alternatywą dla radioizotopowych generatorów termoelektrycznych mogą być silniki Stirlinga, za pomocą których również można produkować energię elektryczną bezpośrednio z ciepła uwalnianego podczas rozpadu promieniotwórczych izotopów. Ten sposób pozyskiwania energii jest analizowany przez NASA w projekcie „Kilopower”, który zakłada wykorzystane urządzenia wytwarzającego 1 kW mocy. Docelowo jedno takie urządzenie ma produkować 10 kW mocy. Naukowcy NASA zakładają, że baza na Marsa będzie pobierała około 40 kW mocy, więc trzeba byłoby użyć kilku takich reaktorów. Czy 40 kW to dużo? Raczej nie, typowe zapotrzebowanie na moc dla domu jednorodzinnego to około 14 kW.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *