Двигатель Стирлинга, возможно, будет полезен в дальних космических миссиях

Помните, «КЛ» рассказывала о потенциальной пока НАСА-экспедиции к Титану (луне Сатурна) и её возможном техническом обеспечении? Так вот, как и во всех полётах за орбиту Марса, перед её разработчиками неизбежно встаёт «энергетический вопрос». 

Между тем уже в поясе астероидов интенсивность солнечного света в пять раз ниже, чем на земной орбите. Около Сатурна батареи категорически откажутся обеспечивать энергией любые зонды. Обычно для решения этой проблемы в ход идут радиоизотопные источники. Они получают энергию при радиоактивном распаде плутония-238. Термоэлектрические генераторы, использующиеся для этого в космосе, имеют КПД, оцениваемый в 5–7%. Причём эта цифра достижима далеко не при всех условиях. 

А ещё дело усложняется дефицитностью этого самого плутония-238: пресловутый запуск New Horizons откладывался несколько раз из-за запаздывания наработки этого вещества в ядерных реакторах. 

Что может перевернуть ситуацию с головы на ноги? Давайте взглянем на представленную недавно концепцию усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга (УРГС). Его доработка и испытания считаются в НАСА одной из самых приоритетных задач. 

Термоэлектрический генератор вырабатывает ток тогда, когда один его конец нагревается, а другой — охлаждается. Двигатель Стирлинга представляет собой разновидность обычного поршневого двигателя, в котором поршни приводятся в движение теплоносителем. Разница лишь в том, что теплоноситель находится внутри двигателя и разогревается снаружи, из-за чего у двигателя нет выхлопных газов. При имеющемся плутониевом источнике тепла «стирлинг» будет действовать практически без расхода горючего. 

Если верить отчёту http://science.compulenta.ru/658593/%3cnoindexhttp://esto.nasa.gov/conferences/nstc2007/papers/Shaltens_Richard_D2P1_NSTC-07-0138.pdfНационального исследовательского совета, эффективность УРГС как минимум в четыре раза выше, чем у термоэлектрического генератора, — с КПД, доходящим до 38%. При этом масса самого генератора не превышает 1,3 кг — при совокупной тепловой и электрической мощности, достигающей 140 Вт. 

Очевидно, двигатель такого рода действительно может существенно увеличить КПД радиоизотопных источников электроэнергии и в несколько раз повысить автономность трансастероидных космических миссий. 

Отмечается, что если с разработкой этой технологии поторопятся, то она может успеть к планируемой на 2016 год отправке планетолёта на Титан (с упоминания которой мы начали эту заметку). 

Подготовлено по материалам NewScientist.

Текст: Александр Березин

Послушать эту новость 

Подробнее