عندما حلم الطفولة كو شيبو دانيال من السفر عبر الفضاء، وبناء شيء في الكون، وقالت انها لم فكرت في ما يمكن أن تصبح السلطة رحلتها.
حلم الانسان من السفر في أعماق الفضاء (صورة من الشبكة) بواسطة سيرة نيل ارمسترونغ وذهبت إلى مركز كنيدي للفضاء في ولاية فلوريدا ومستوحاة من مصنع بوينغ في رحلة سياتل، وقررت للحصول على درجة البكالوريوس في هندسة الطيران في جامعة أمريتا في الهند، ومواصلة الدراسات العليا هندسة الطيران. والآن، وViterbis الطيران الهندسة (MS 19) من الخريجين ومختبر الدفع السائل (صاروخ بنيت من قبل مجموعة قادها الطلبة) الأعضاء السابقين، أصبحت مهتمة في نظام الطاقة.
في هذا الصيف ، كان داني متدربًا في مركز أبحاث الأسلحة النووية الفضائية في معهد أيداهو القومي (CSNR) ، وهي مؤسسة تقوم بتطوير أنظمة نووية متقدمة للسفر إلى الفضاء. تتمثل مهمة فريق من أربعة طلاب آخرين في الكلية في تحديد تفاعل الوقود النووي مع المواد المحيطة وكيفية تأثير هذا التفاعل على كفاءة تحويل الطاقة.
على الرغم من أن البعثات الفضائية قصيرة المدى يمكن أن تستخدم الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء ، إلا أن الطاقة الشمسية لا تكفي لمهام الفضاء العريض والمهام التي تتطلب المزيد من القوة ، بل يجب أن تستخدم الطاقة النووية التي تولدها المولدات الكهربائية الحرارية المشعة (RTGs).
مخطط الهيكل للمولدات الحرارية الكهربائية العاملة بالنظائر المشعة (RTGs) (صورة من الشبكة)
في الأساس ، إنه يعمل على تحلل المواد المشعة ، في حالتنا 钚 -238 ، ويتم تحويل الحرارة المتولدة إلى كهرباء بواسطة المزدوجات الحرارية ، داني.
تعمل شركة RTI الجديدة على تصميم مهام متعددة في مجال الطاقة ، تسمى MMRTGs ، وهي وحدات قياسية في التصميم وتوليد الطاقة بزيادات صغيرة.
كانت المركبة الفضائية الأولى التي تستخدم طاقة النظائر المشعة هي القمر الصناعي Transit الذي تم إطلاقه في عام 1961. ومنذ ذلك الحين ، تم استخدام RTGs في العديد من المشاريع مثل Voyager و Cassini orbiters. يستخدم الفضول 'MMRTG على مسبار المريخ وسيتم استخدامه في تحقيقات مارس 2020 المستقبلية.
أعد فريق ناسا مولدات كهربائية حرارية تعمل بالنظائر المشعة متعددة الأدوار (MMRTG) لكاشف فضول المريخ.
جهاز الكشف عن الفضائيات في المريخ (ناسا) تحتوي MMRTG عادة على ثمانية وحدات مصدر حراري ، تحتوي كل منها على كرة وقود مصنوعة من الهيليوم 238. ولحماية النظائر المشعة ، يتم لف هذه المكونات في غلاف من الغرافيت مبطنة بطبقة واقية. وفريقها مسؤول عن تحليل كيفية تفاعل الجزيئات الناتجة أثناء تسوس 钚 -238 مع المواد المحيطة بها والتفاعل معها.
قال داني أن 钚 -238 هو باعث ألفا قوي ينتج الروثينيوم ، وسوف تشكل جزيئات الروثينيوم هذه خنادق في الكرة لفترة من الزمن ، مما يؤثر بدوره على سرعة توليد الطاقة.
هذا الاضمحلال يحرر جزيئات الأكسجين التي يمكن أن تجعل قشرة الجرافيت هشة و ضعيفة خلال التأثيرات المحتملة.في غضون سنة أو سنتين ، تستخدم هذه الكبسولات للتجميع ، تنتظر المهام ، و لديها ما يكفي من الوقت للرد. حجب المكونات.
钚 -238 يبلغ عمر النصف 88 عامًا وهو مصدر طاقة مثالي على المدى الطويل (صورة من الإنترنت) وتفهم الصناعة حاليا المبادئ الفيزيائية وراءها ، ولكنها غير متأكدة من عواقبها ، لذا فإن ما نفعله هو بناء نموذج لمساعدتها في تحليل الظروف الداخلية للجسيمات قبل إطلاقها ، على حد قول داني.
هذا هو فريق من الطلاب من خلفيات مختلفة ، من الهندسة الكيميائية ، وعلوم المواد إلى الهندسة النووية ، وأنشأوا إطار نموذج حاسوبي يسمح لعلماء CSNR بتغيير الظروف الأولية للمعلمات مثل درجة الحرارة والضغط ، وستؤثر ديناميكيات الغاز على المواد. التفاعلات: يمكن أن يساعد عملهم في تحسين التصميم المستقبلي وتوفير مرجع لـ MMRTGs.
على الرغم من أن تاريخ الطاقة النووية البشرية مليء بالأسلحة المدمرة ، مثل القنابل الذرية والحوادث الكارثية مثل تشيرنوبيل ، لا تنتج الطاقة حاليًا الكثير من الطاقة لكل وحدة حجم.
يمكن أن تكون الطاقة النووية سلاحًا مدمرًا ، ولكنها مصدر الطاقة الوحيد للسفر في الفضاء العميق. (صورة من الإنترنت) "حتى الآن ، بالإضافة إلى الطاقة النووية ، لم يجد الناس تقنيات عملية أخرى." وقال داني: "أعتقد أنه قبل أن نجد تكنولوجيا أفضل لتشغيل مركبتنا الفضائية في رحلات فضائية عميقة ، فإن الطاقة النووية حاليا قد يكون أيضا الخيار الوحيد في المستقبل.
