Ak sa vesmírna sonda alebo rover dostane na miesto určenia, je to práve množstvo dostupnej elektrickej energie, ktoré rozhoduje ako dlho tam bude môcť pracovať. Po štarte je jediným externým zdrojom tejto energie Slnko, ale táto energia je obmedzená slnečnými článkami a vzdialenosťou sondy respektíve rovera od Slnka, prípadne dostupnosťou Slnka v čase.Z tohto dôvodu je preferovaným zdrojom energie na palube dlhotrvajúcich vesmírnych misií rádioisotopový termoelektrický generátor RTG, ktorý dokáže premeniť teplo z prirodzeného radioaktívneho rozpadu vhodného materiálu na elektrickú energiu. Takýto zdroj elektrickej energie sa používa v súčasnosti aj na palube marťanského roveru Curiosity, pričom ako zdroj tepla sa používa oxid plutónia 238^PuO_2.
RTG premieňa tepelnú energiu na elektrickú tak, že teplo ktoré produkuje vhodný radioaktívny materiál napríklad plutónium 238, stroncium 90, polónium 210 alebo amerícium 241 je použité na zvýšenie teploty naprieč špeciálnym termočlánkom. Vo svojej najjednoduchšej forme nemá taký termočlánok pohyblivé časti a je vyrobený z dvoch rozličných kovov, ktoré sú schopné viesť elektrický prúd. Tieto kovy sú spojené v uzavretej slučke a keď sa jeden z ich spojov ohreje na inú teplotu, slučkou začne pretekať elektrina. Tento jav sa nazýva Seebeckov efekt (Obr.1).
Obr.1: Diagram elektrického obvodu, pomocou ktorého Seebeck objavil Seebeckov jav. T1 a T2 prezentujú 2 rozličné teploty, A a B rozličné kovy a V predstavuje voltmeter. Zdroj: wikipedia.org
V RTG je jedna strana termočlánku ohrievaná teplom z rádioaktívneho rozpadu a druhá ochladzovaná vo vonkajšom prostredí, aby sa dosiahol čo najväčší rozdiel teplôt a zároveň najväčší možný elektrický výkon.
Od 80tich rokov minulého storočia je preferovaným materiálom pre RTG oxid plutónia 238^PuO_2, ktorého zdrojom je Národné laboratórium v Los Alamos (Nové Mexiko, USA). Tento radioaktívny materiál je ideálny ako zdroj tepla, pretože emituje prevažne žiarenie alfa, čo je typ radiácie s malou prenikavosťou. To znamená, že je relatívne jednoduché okolo neho vyrobiť štít, ktorý zabráni tomuto žiareniu styku s ľudmi a elektronikou, ktoré sa vyskytujú v jeho okolí. Oxid plutónia 238^PuO_2 vyrába vlastné teplo pri konštantnej teplote 430 stupňov Celzia a jeho polčas rozpadu je 87.7 rokov, čiže vydží dostatočne aktívne relatívne veľmi dlho. Kedže plutónium je tažké získať, USA si jeho zásobu pre vesmírne misie doplňuje z Ruska. Takéto plutónium si následne prejde špeciálnym očistným procesom, na konci ktorého je čistý oxid plutónia 238^PuO_2 (Obr.2).
Obr.2: Tableta oxidu plutónia 238PuO_2 použitá v sonde Cassini. Jej počiatočný výkon bol 62 Wattov a žiari dočervena, kvôli radioakívnemu rozpadu. Zdroj: wikipedia.org
Rádioisotopový thermoelektrický generátor RTG s takýmto plutóniovým zdrojom tepla bol použitý napríklad v sonde Cassini k planéte Saturn, v sonde New Horizons smerujúcej k planéte Pluto a marťanskom roveri Curiosity, ktorý len pred nedávnom pristál na planéte Mars, kde by mal plniť svoje primárne úlohy 24 mesiacov (približne 1 marťanský rok). Všimli ste si, že Curiosity nemá solárne články ako predchádzajúce roveri Spirit a Opportunity? To preto, že elektrickú energiu na jeho palube vyrába práve RTG (Video 1).
Video.1: RTG na palube marťanského roveru Curiosity.
Zdroj:
Časopis WHY (Jún 2012) vydávaný Los Alamos National Laboratory
wikipedia.org
youtube.com
http://www.i7engineering.com/#!/msl_page
http://en.wikipedia.org/wiki/Curiosity_rover
http://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator
http://solarsystem.nasa.gov/rps/factsheets.cfm