Marte Curiosity De La Energía Del Sistema

Question

La curiosidad de la fuente de energía proviene de una termoeléctricos de radioisótopos generador (RTG) en lugar de los paneles solares como los dos Exploradores de Marte. 2.000 vatios de energía térmica a partir de la emisión de partículas alfa en 4,8 kg de Pu-238 (vida media de 87.8 años) los rendimientos de alrededor de 120 vatios de energía eléctrica mediante el efecto Seebeck (termopares). Esta fuente lentamente disminuciones en la producción de energía (~1%/año), y se espera que proporcione una fuente de alimentación fiable durante años.

Parece que la eficiencia de la Curiosidad de la RTG es sólo 120/2000 = 6%. ¿Por qué es el RTG eficiencia tan pequeño? Hay un problema de mantenimiento mayor en caliente/frío de unión delta temperaturas, o existen otros problemas?

Answer 1

La mayor parte de la pérdida es la simple conductividad térmica de las aguas (fuente radiactiva) para el frío (atmósfera).

Si usted tiene un muy bonito infinito frío disipador que va a perder todo el calor, finalmente, para obtener el 6% de la misma ya que la electricidad es bastante buena.

No sé cuál es la temperatura interna de la fuente, pero adivinando es alrededor de 300-500C (más alto y el metalurgy es desafiante). Y una atmósfera marciana de -50C

De modo que la máxima de la Fep = 1 - (273-50)/(273+300) = 60%, 70% en 500C

Sospecho que podría acercarse más a este con un motor Stirling, pero un termo-eléctrico generador no tiene partes móviles.

Answer 2

Aquí es un esquemático esbozo de la Curiosidad del MMRTG que tiene 4,8 kg de Pu-238 y el dióxido proporciona 110 Vatios de potencia (el doble de la potencia máxima de Apple Mac-book Pro)

El MMRTG de Idaho National Laboratories también proporciona calor para mantener una temperatura de funcionamiento adecuada de todos los instrumentos y sistemas en el rover. Pesa 45 kg y es capaz de producir electricidad durante casi 14 años. Pero, Una gran ventaja de estos generadores termoeléctricos es que no hay partes móviles asociadas con ellos. Se produce energía directamente de convertir el calor generado por la descomposición en energía eléctrica utilizando termopares en la eficiencia operativa de 6 a 7%, lo cual parece demasiado bajo.

El generador es impulsado con una forma de cerámica de dióxido de plutonio encerrado en varias capas de materiales de protección, incluyendo iridium cápsulas y de alta resistencia de los bloques de grafito. Como el plutonio, naturalmente, se desintegra, le da calor, que circula a través de la rover por el fluido de transferencia de calor instaladas en todo el sistema. La tensión eléctrica es producida por el uso de termopares, que se aprovechan de la diferencia de temperatura entre la fuente de calor y el frío exterior (es decir, la atmósfera de Marte).

Como @Beckett dice, la Mayor parte de esta pérdida de eficiencia es debido a la conductividad térmica con la atmósfera Marciana.

Una fuente de energía nuclear es elegido debido a que los paneles solares no cumplir con la gama completa de la misión. Sólo el radioisótopo sistema de alimentación permite a tiempo completo de la comunicación con el robot durante su entrada en la atmósfera, descenso y aterrizaje, independientemente del sitio de aterrizaje. También, la nuclear-powered rover puede ir más lejos, viajar a más lugares, duran más tiempo, y también la potencia y el calor de una más grande (del tamaño de un coche) y más capaz científica de la carga útil en comparación con la energía solar alternativa. El sistema de energía de radioisótopos da Curiosidad el potencial de ser la más operativo, más la de viajar, más productiva de la superficie de Marte misión en la historia.