A NASA zöld utat adott a Rochester Institute of Technology projektnek, amely tízszer kisebb nukleáris energiaforrás kifejlesztésére irányult, mint amilyeneket jelenleg bolygói missziókhoz használnak.
A legtöbb jelenleg működő műholdat napelemek látják el, amelyek a napfényt elektromos energiává alakítják azáltal, hogy elnyelik a fotonokat, és potenciális egyensúlyhiányt okoznak az elektromos áramot előállító panelelemek anyagában. Ezek a panelek nagyon jól végzik a dolgukat, de a Mars pályáján túli mélyűrben, vagy olyan zord körülmények között, mint a marsi porviharok vagy a Holdon töltött hosszú éjszakák, a napfény egyszerűen nem képes előállítani a szükséges energiát.
Alternatív megoldásként sok űrhajó több küldetésű radioizotópos hőgenerátort (MMRTG) szállít a fedélzetén, amelyek hőmérsékleti gradienst használnak elektromos áram előállítására. Más szóval, a radioizotóp hőt termel, és a hőelemek közvetlenül elektromos árammá alakítják át. Ezt az elvet ismerik a mérnökök, és széles körben használják a Földön, például kerozinnal működő rádiókhoz és kemencékhez, amelyek mobileszközöket is tölthetnek.
Az MMRTG-kkel az a probléma, hogy viszonylag terjedelmesek. Például a NASA Perseverance roverén használt pár átmérője 64 cm, hossza 66 cm, súlya pedig 45 kg. Mindegyikük 4,8 kg plutónium-dioxidot tartalmaz tüzelőanyagként, amely a radioaktív elemek bomlása során hővel látja el a szilárdtest hőelemeket.
Ennek eredményeként ezeket az MMRTG-ket nagyon nagy űrhajókhoz tervezték, és a Perseverance akkora, mint egy SUV. Ennek az az oka, hogy a használt rendszernek csak annyi fajlagos teljesítménye van, ami azt mutatja meg, hogy hány watt teljesítményt lehet előállítani egységenként. Egy családi autó fajlagos teljesítménye 50-100 W/kg, míg egy vadászrepülőgép körülbelül 10 000 W/kg. Ezzel szemben az MMRTG aránya körülbelül 30 W/kg.
Egy lehetséges eszköz méretének, tömegének és teljesítményének (SWaP) termodinamikáját figyelembe véve a NASA projekt azt reméli, hogy ezt az arányt egy nagyságrenddel 3 W/kg-ra csökkentik, a térfogat ugyanilyen jelentős csökkenésével.
Ezt egy új elv alkalmazásával érik el, ami lényegében egy fordítottan működő napelem. Amikor egy napelem elnyeli a fényt, egy része elektromos árammá, nagy része pedig hővé alakul. Az új radioizotópos áramforrás a termosugárzó elem elvén működik, ahol a hő infravörös fény formájában éri a panelt indiumból, arzénből, antinómiából és foszforból különböző kombinációkban. Ez ellentétes polaritású potenciálkülönbséget hoz létre, mint a napelemekben.
Röviden: egy hősugárzó elem hőből villamos energiát állít elő, és az elhasznált energiát infravörös fotonok formájában szabadítja fel. Ez nem csak a napelem fordított irányában működik, hanem sokkal hatékonyabb is. Az eredmény egy új hősugárzás generátor (TRG).
Ha ezt az új technológiát sikerül a gyakorlatba átültetni, az azt jelenti, hogy a jövőben a Jupiterre és azon túl, vagy a Hold sarki régióinak állandóan árnyékolt krátereire irányuló küldetések során CubeSat méretű űrhajókat használhatnak majd kis generátorokkal, hogy biztosítsák számukra az összes a szükséges erőt.
Szintén érdekes: