Loading article…
.jpg/500px-ASRG_Labeled_Cutaway_(English).jpg)
先進スターリング放射性同位元素発生器( ASRG ) は、NASA のグレン研究センターで初めて開発された放射性同位元素電力システムです。スターリング電力変換技術を使用して、放射性崩壊熱を宇宙船で使用する電力に変換します。ASRG で使用されるエネルギー変換プロセスは、以前の放射性同位元素システムよりも大幅に効率が高く、同じ量の電力を生成するために 4 分の 1 のプルトニウム 238を使用します。
2013年にASRGの飛行開発契約が終了したにもかかわらず、NASAは民間企業による小規模な投資テストを継続している。飛行可能なスターリングベースのユニットは2028年より前には登場しない見込みだ。
発達
将来の宇宙ミッションの可能性に備えて、2000年に米国エネルギー省（DoE）、ロッキード・マーティン・スペース・システムズ、NASAグレン研究センター（GRC）のスターリング研究所[1]の共同スポンサーのもと開発が行われた。
2012年、NASAはディスカバリー12号の惑星間ミッションに太陽光発電ミッション（インサイト）を選択し、2018年の打ち上げに放射性同位元素電源システムの必要性を排除しました。
DOEは、コストが当初の予想より1億1千万ドル多い2億6千万ドル以上に上昇したため、2013年後半にロッキードとの契約をキャンセルした。[2] [3] [4] [5]また、残りのプログラムハードウェアを使用して、2番目のエンジニアリングユニット（テストおよび研究用）の構築とテストを行うことが決定され、2014年8月に完了フェーズで完了し、GRCに出荷されました。[6] [7] 2015年に行われたテストでは、わずか175時間の稼働後に電力変動が見られ、頻度と規模が増しました。[8]
NASAはまた、プルトニウム238の生産を継続するためにさらなる資金を必要としており（その間、既存の長距離探査機用MMRTGで使用される予定）、科学ミッションから資金を調達するのではなく、ASRGのキャンセルによる節約分をその生産に充てることに決めた。[7]
ASRGの飛行開発契約が終了したにもかかわらず、NASAは、ロッキード社が供給したユニットとアドバンスト・クーリング・テクノロジーズ社が供給した可変伝導熱パイプに加えて、サンパワー社とインフィニア社が開発したスターリングコンバーター技術のテストに小規模な投資を続けている。[1] [9] スターリング技術に基づく飛行可能なユニットは2028年まで期待されていない。[10]
仕様
スターリングサイクルの変換効率は、以前のミッション（バイキング、パイオニア、ボイジャー、ガリレオ、ユリシーズ、カッシーニ、ニューホライズンズ、マーズ・サイエンス・ラボラトリー、マーズ2020 ）で使用された放射性同位元素熱電発電機（RTG）の変換効率と比較して高く、RTGの半分の質量でPuO 2燃料を4分の1に削減できるという利点があっただろう。RTGやMMRTGに必要なプルトニウムの4分の1を使用して、140ワットの電力を生産できただろう。[11]
完成した2つのユニットの予想仕様は以下のとおりでした。[12]
- 14年以上の寿命
- 公称電力: 130 W
- 質量: 32 kg (71 ポンド)
- システム効率: ≈ 26%
- 二酸化プルトニウム238の総質量: 1.2 kg (2.6 lb)
- 2つの汎用熱源（「Pu 238ブリック」）モジュールに収容されたプルトニウム
- 寸法: 76 cm × 46 cm × 39 cm (2.5 フィート × 1.5 フィート × 1.3 フィート)
フライト提案
ASRGは、軌道船、着陸船、ローバーから気球や惑星探査船まで、さまざまな乗り物に取り付けることができます。この発電機を使用する予定の宇宙船としては、土星最大の衛星タイタンへのTiMEボート着陸船ミッションがあり、打ち上げは2015年1月、[13] [14]または2023年[15]に予定されていました。2009年2月、NASA/ESAは、 TiMEを含む可能性があったタイタン土星システムミッション(TSSM)よりも、エウロパ木星システムミッション(EJSM/Laplace)のミッションを優先すると発表しました。[16] [17] 2012年8月、TiMEは2016年のディスカバリークラスの競争でもインサイト火星着陸船に敗れました。[18]
ハーシェル天王星軌道偵察（HORUS）ミッションでは、天王星系の周回衛星に3基のASRGを搭載することが提案されていた。[19] ASRGを使用した別の天王星探査機のコンセプトはMUSEであり、ESA Lクラスミッションとニューフロンティア強化ミッションの両方として評価されている。[20]木星エウロパ周回衛星ミッションでは、木星系の周回衛星に4基のASRGを搭載することが提案された。別の可能性としては、火星間欠泉ホッパーがある。
2013年には、ニューフロンティア計画ミッション4のために木星の衛星イオを調査するために、FIRE探査機に3つのASRGユニットを搭載して飛行することが提案された。[21] [22]
参照
参考文献
- ^ ab 「スターリング研究所/熱エネルギー変換」。2014年12月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年8月12日閲覧。
- ^ ASRG のキャンセルと将来の惑星探査の文脈
- ^ ASRG プログラムの終了。著者: Casey Dreier。2014 年 1 月 23 日。
- ^ NASA グレン研究センターによる先進スターリング放射性同位元素発生器プロジェクトへの支援。(PDF) Wilson, Scott D. NASA グレン研究センター。2015 年 4 月 1 日。2016 年 4 月 8 日にアクセス。
- ^ 「グレン研究センターにおける先進スターリング放射性同位元素発生器エンジニアリングユニットのテスト」（PDF） 2012年8月2016年5月20日閲覧。
- ^ 「Advanced Stirling Radioisotope Generator Engineering Unit 2 (ASRG EU 2) Final Assembly」（PDF） 2015年2月23日。 2016年5月20日閲覧。
- ^ ab 「Lockheed Shrinking ASRG Team as Closeout Work Begins - SpaceNews.com」2014年1月16日。 2016年8月31日閲覧。
- ^ 先進スターリング放射性同位元素発生器エンジニアリングユニット2の異常調査。NASA。Lewandowski, Edward J.、Dobbs, Michael W.、Oriti, Salvatore M. 2018年3月30日発行。
- ^ 最適化されたヒートパイプバックアップ冷却システムをスターリングコンバータでテスト [sic]。(PDF) NASA GRC。2016 年 3 月 1 日。
- ^ 「スターリング技術交流会議」（PDF） 。 2016年4月20日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。 2016年4月8日閲覧。
- ^ レオーネ、ダン（2015年3月11日）。「米国のプルトニウム備蓄は、火星2020後のさらに2つの核電池に十分対応可能」。スペースニュース。2015年3月12日閲覧。
- ^ Reckart, Timothy A. (2015年1月22日). 「Advanced Stirling Radioisotope Generator」. Glenn Research Center . NASA. 2016年3月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年4月8日閲覧。
- ^ Stofan, Ellen (2009 年 8 月 25 日). 「Titan Mare Explorer (TiME): 地球外の海の最初の探査」(PDF) 。2009年 10 月 24 日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。2009 年 11 月 3 日閲覧。
- ^ Titan Mare Explorer (TiME) 2009-10-24 アーカイブ済み at the Wayback Machine : 地球外の海の最初の探査
- ^ Titan Mare Explorer: TiME for Titan. (PDF) 月惑星研究所 (2012)。
- ^ 「NASAとESA、外惑星探査ミッションを優先」NASA、2009年2月18日。
- ^ リンコン、ポール（2009年2月18日）。「宇宙機関が木星を観測」BBCニュース。
- ^ Vastag, Brian (2012年8月20日). 「NASAは2016年にロボットドリルを火星に送る」ワシントンポスト。
- ^ Smith, RM; Yozwiak, AW; Lederer, AP; Turtle, EP (2010). 「HORUS—Herschel Orbital Reconnaissance of the Uranian System」第41回月惑星科学会議(1533): 2471.書誌コード:2010LPI....41.2471S.
- ^ 天王星探査のための新たなフロンティアミッションのコンセプト(PDF)。第45回月惑星科学会議。大学宇宙研究協会。2014年3月17日。2022年3月3日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2022年10月28日閲覧。
- ^ イオのフライバイと繰り返しの遭遇：イオへのニューフロンティアミッションの概念設計。テリー・アン・スアー、セバスティアーノ・パドヴァン、ジェニファー・L・ウィッテン、ロス・W・K・ポッター、スヴェトラーナ・シュコリヤール、モーガン・ケーブル、キャサリン・ウォーカー、ジェイミー・サレイ、チャールズ・パーカー、ジョン・カンバーズ、ダイアナ・ジェントリー、タニヤ・ハリソン、シャンタヌ・ナイドゥ、ハロルド・J・トラメル、ジェイソン・ライミュラー、チャールズ・J・バドニー、レスリー・L・ロウズ。宇宙研究の進歩、第60巻、第5号、2017年9月1日、1080-1100ページ
- ^ イオのフライバイと繰り返しの遭遇 (FIRE): 太陽系の最も内側の火山体を研究するために設計された新しいフロンティアミッション。(PDF) RWK Potter、ML Cable、J. Cum-bers、DM Gentry、TN Harrison、S. Naidu、S. Padovan6、CW Parker、J. Reimuller、S. Shkolyar、TA. Su-er、JR Szalay、HJ Trammell、CC Walker、JL Whitten、CJ Budney。第44回月惑星科学会議 (2013)。
外部リンク
- NASA グレン研究センターにおける先進スターリング技術開発、2015 年NASA のWayback Machineに2017 年 5 月 13 日にアーカイブ (PDF)
- 2015 年 NASA における ASRG 技術交流会議 (PDF)
- NASA の放射性同位元素発電システム向け先進スターリング コンバータの開発。Sunpower, Inc. および GRC。2015 年 4 月 1 日。