怎样的能源能用作深空旅行的动力?

时间:2018-10-05 09:31 作者:admin 在线咨询

  当库什布·丹尼(Khooshboo Dani)从小梦想着穿越太空、在世界间树立某种东西的时分,她从未想过什么会成为她的飞行动力。
 
  受尼尔·阿姆斯特朗的列传和她去佛罗里达肯尼迪航天中心和西雅图波音工厂的游览的启示,她决定在印度阿姆里塔大学取得航天工程学士学位后,持续攻读航天工程的研究生。现在,作为Viterbis航空工程系(MS 19)的硕士研究生和液体推动实验室(一个由学生领导的火箭缔造小组)的前成员,她对动力体系发作了爱好。
怎样的能源能用作深空旅行的动力?
  今年夏天,丹尼在爱达荷国家实验室(Idaho National Laboratory)的太空核研究中心(Center of Space Nuclear Research, CSNR)实习。该实验室是一家为太空游览开发先进核体系的组织。她和别的四名大学生组成的研究小组的使命是断定核燃料与周围资料的相互作用以及这种相互作用怎么影响能量变换的功率。
 
  虽然短程太空使命能够运用太阳能板发电,但关于深空使命和需要更多电力的使命来说,太阳能还不行。相反,他们有必要运用放射性同位素热电发电机(RTGs)发作的核能。
  基本上,它的作业原理是放射性物质的衰变,在咱们的例子中是钚-238,发作的热量经过热电偶变换成电能,丹尼解说说。
怎样的能源能用作深空旅行的动力?
  较新的RTG规划能够为多个使命供给动力,称为MMRTGs。它们选用模块化规划,以更小的增量发作电能。
 
  第一个运用放射性同位素电源的航天器是1961年发射的子午仪卫星(Transit satellite)。从那以后,RTGs在游览者号和卡西尼号轨迹飞行器等许多项目中都被运用。最近,“猎奇号”火星探测器上运用了MMRTG,并将在未来的2020火星探测器上运用。
 
  MMRTG通常有八个热源模块,每个模块都包括一个由钚-238制成的燃料球。为了维护放射性同位素,这些组件被包裹在石墨外壳中,外壳内衬一层维护涂层。丹尼和她的团队担任剖析钚-238衰变过程中发作的分子是怎么分散并与周围物质发作反响的。
 
  丹尼说,钚-238是一种发作氦的强α发射体。这些氦分子在一段时间内会在小球中构成水沟,进而影响发电速度。
 
  这种衰变还释放出氧分子,这些氧分子可能使石墨壳在潜在的冲击过程中变脆并易受损害。在一两年内,这些胶囊用于拼装,等待使命,有满足的时间进行反响以阻止组件。
怎样的能源能用作深空旅行的动力?
  现在业界了解其背面的物理原理,但不断定其行为会导致何种结果。所以,咱们所做的就是树立一个模型来帮助他们剖析颗粒在发射前的内部状况,丹尼说。
 
  这是一个来自不同布景的学生组成的团队,从化学工程、资料科学到核子工程,他们创建了一个计算机模型的结构,允许CSNR科学家改动参数的初始条件如温度和压力,气体动力学将影响资料的相互作用。他们的作业能够帮助改善MMRTGs的未来规划和供给参阅。
 
  虽然人类具有核能的前史充满着毁灭性兵器,如原子弹和切尔诺贝利这样的灾难性事端,但现在没有任何一种能源在单位体积能发作如此多的能量。
 
  “到现在为止,除了核能,人们还没有发现其他有用的技能。”丹尼说:“我以为,在咱们找到更好的技能为咱们的航天器在深空使命中供给动力之前,核能是现在也可能是未来仅有的挑选。”