Jadrové palivové články sú bežne využívané vo vesmírnych misiách. Americká agentúra NASA ich použila už viac než dvadsaťkrát.

Rádioizotopový termoelektrický generátor MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) prvýkrát použili ako pohonnú jednotku populárneho marťanského roveru Curiosity (Zvedavosť). Ten brázdi povrch Marsu už takmer desať rokov. V polovici januára 2020 mal dokonca výročie, na červenej planéte strávil 3000 solov.

Sol je označenie pre marťanský deň, ktorý je o vyše polhodiny dlhší ako pozemský.

18. februára úspešne pristál na Marse rover Perseverance (Vytrvalosť), ktorý je zdokonalenou replikou Curiosity. Podľa NASA je to jej zatiaľ najväčšie a najsofistikovanejšie vozidlo pre prieskum Marsu. Pohon roveru zabezpečuje už spomínaný MMRTG, ktorý vznikol v spolupráci s americkým ministerstvom energetiky. Oficiálne nejde o jadrový reaktor, ale skôr o jednorazovú jadrovú „batériu“ s dlhou výdržou. Generátor váži 45 kilogramov a obsahuje v ôsmich moduloch 4,8 kg oxidu plutoničitého. Zásoby tohto rádioaktívneho izotopu sú veľmi obmedzené, USA ho má už len na dva MMRTG články. Výroba plutónia-238 nie je vôbec jednoduchá, nedávno však došlo k automatizácii jeho produkcie, čo by mohlo situáciu časom zlepšiť.

Plnenie roveru jadrovým palivom

Plnenie roveru jadrovým palivom. Foto: NASA

Nekompromisná spoľahlivosť

Rádioaktívny rozpad plutónia-238 zaistí 110 wattov potrebných na ovládanie roveru. Teplo vytvorené rozpadom sa premení na elektrinu, ktorá bude poháňať elektroniku roveru, jeho robustné kolesá, dvojmetrové robotické rameno, ako aj početné vedecké experimenty na jeho palube. Životnosť generátora je odhadovaná na 14 rokov, produkcia elektrickej energie poklesne každým rokom o niekoľko percent. Na rozdiel od solárnych panelov dáva rádioizotopový generátor inžinierom flexibilitu pri obsluhe prístrojov aj v noci, počas prachových búrok ako i zimného obdobia. Prebytočné teplo z generátora bude udržovať prístroje a systémy roveru na správnych prevádzkových teplotách počas mrazivých marťanských nocí a zím.

Rover na Marse

Kľúčovým systémom roveru je odberný mechanizmus Bit Carousel, ktorý obsahuje 9 vrtákov. Nimi bude odoberať horniny a regolit. Súčasťou je aj rameno Sample Handling Arm, ktoré má manipulovať s trubicami pre uloženie vzoriek. Foto: NASA

Rádioizotop plutónia-238 sa v takýchto generátoroch používa kvôli vhodnému polčasu rozpadu, ktorý je 87,7 roka. Druhou zásadnou výhodou je, že sa rozpadá alfa-rozpadom, pri ktorom vznikajú častice alfa, teda jadrá hélia s dvomi protónmi a dvomi neutrónmi. Alfa žiarenie je síce silno ionizujúce, no dá sa ľahko zatieniť tenkou vrstvou kovu, takže nemá nežiaduci vplyv na zariadenia roveru ani na ľudských operátorov.

Súčasťou pohonného systému roveru sú aj dve lítium-iónové nabíjateľné batérie, ktoré pokryjú zvýšenú spotrebu energie počas niektorých vedeckých aktivít, kedy môže požadovaný výkon stúpnuť až na 900 wattov.

MISIA MARS: Súťaž a vyhraj!

Hlavná cena: Exkurzia do Space Expo v Holandsku

Vyhraj výlet do Európskeho centra vesmírneho výskumu a technológií (ESTEC) v Holandsku. K tomu získate Datart poukážky na nákup v hodnote 300 eur pre učiteľa a 100 eur pre každého študenta v tíme, pre školu elektronická stavebnica Boffin 750 a ročné printové predplatné časopisu Quark.

Chcem súťažiť