Комментарии 28
У РИТЭГов, вроде, есть большая проблема с тем, куда деть выделяющееся тепло. На земле все довольно просто — в воду или в воздух — а в космосе?
Мне кажется рассеивать через тепловое излучение 2-4 КВт тепловой мощности спутнику очень сложно.
Мне кажется рассеивать через тепловое излучение 2-4 КВт тепловой мощности спутнику очень сложно.
Это вопрос расчета теплового баланса аппарата. Как правило, получается наоборот — зонды оснащаются блоками обогрева, чтобы чувствительные места не замерзли.
Наоборот от того что вы сказали :) Проблемно отвести лишнюю мощность когда она появилась (включение дополнительных приборов, научной аппаратуры) и сделать это быстро, для этого космические аппараты делают с отрицательным балансом теплового пакета и этот минус покрывают нагревательными элементами, а когда нужно что-то включить типа передатчика который греть сильно будет, то выключают тепловой элемент. То есть в космосе нельзя быстро охладить, ну кроме как испарения рабочего тела, но это не подходит для продолжительной работы. Можно только быстро нагреть или быстро выключить обогреватель :)
На «Кассини-Гюйгенс» поставили 82 блока обогрева. А их выключить нельзя. Так что очень сильно зависит от миссии.
По ссылке говорят то же что и я «Some of this heat is produced electrically because it is easier to control, but electrical heaters are far less efficient than a RHU because RTGs convert only a few percent of their heat to electricity and reject the rest to space.»
По поводу выключить, полностью нет, а вот регулировать мощность можно. Например при перегреве происходит термическое расширение управляющего элемента который увеличивает промежуток между радиоактивными элементами тем самым уменьшая интенсивность распада.
По поводу выключить, полностью нет, а вот регулировать мощность можно. Например при перегреве происходит термическое расширение управляющего элемента который увеличивает промежуток между радиоактивными элементами тем самым уменьшая интенсивность распада.
двигатель стирлинга сильно снизит срок службы — всё-таки двигающиеся детали.
Спутники на геостационарной орбите наводят антенны на Землю и поворачивают солнечные батареи 15 лет активного существования, так что я не думаю, что срок службы сильно упадет. А КПД вырастет.
не думаю, что они батареи поворачивают с частотой 10 раз в секунду…
У Владимира Сыромятникова описывался эксперимент с выводом в составе спутника девайса, состоящего из электродвигателя, редуктора и электротормоза. Он не делал никакой полезной работы, использовался для оценки износа движущихся частей. Не помню цифр, но несмотря на примитивность конструкции, оно проработало достаточно долго. Если же использовать современные материалы, магнитный подвес и т.п., уверен, что никаких проблем с износом не будет.
>> Лунное научное оборудование было выключено ещё в 1977 году (люди и аппаратура на Земле требовали денег, а их не хватало), а РИТЭГи всё ещё работают, и потеряли всего лишь 10% от начальной мощности.
А в чем вообще кроется принципиальная необходимость выключать такое оборудование? Ну работало бы себе там понемногу, для этого людей на земле не нужно. А сейчас бы нашлись какие-нибудь энтузиасты, которые с удовольствием бы поработали с телеметрией этих древних научных приборов, при условии что они еще функционируют, конечно. Как с ISEE-3
А в чем вообще кроется принципиальная необходимость выключать такое оборудование? Ну работало бы себе там понемногу, для этого людей на земле не нужно. А сейчас бы нашлись какие-нибудь энтузиасты, которые с удовольствием бы поработали с телеметрией этих древних научных приборов, при условии что они еще функционируют, конечно. Как с ISEE-3
На Земле стояло оборудование, работали люди. Это всё стоило денег, которые стали экономить. Вот и выключили. Я тоже думаю, что зря, там сейсмометры стояли, можно было бы лунотрясения и падения метеоритов фиксировать.
Википедия сообщает в Apollo Lunar Surface Experiments Package, что к 1977 году генерируемой мощности хватало только на работу передатчика, но не научных инструментов (без указания источника данной информации):
NASA уточняет, что передатчики все же не были отключены и продолжили посылать несущую для геодезических и астрометрических целей:
Финальный отчет 1979 о программе ASLEP года также упоминает включенные передатчики после сентября 1977 года (стр 109; см также стр 124 о состоянии станций на момент отключения):
Частотный диапазон — 2270-2300 МГц (последняя страница статьи Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Possibilities for Lunar Study, JPL Technical Report 32-1526, Vol XII; ipnpr.jpl.nasa.gov/progress_report2/XII/XIII.PDF). Однако я не смог найти упоминаний об экспериментах с ALSEP после 1977 года.
The ALSEP system and instruments were controlled by commands from Earth. The stations ran from deployment until they were turned off on 30 September 1977 due primarily to budgetary considerations. Additionally, by 1977 the power packs could not run both the transmitter and any other instrument, and the ALSEP control room was needed for the attempt to reactivate Skylab.
NASA уточняет, что передатчики все же не были отключены и продолжили посылать несущую для геодезических и астрометрических целей:
When funding for the technical and scientific support ran out, all five ALSEP stations were officially shut down on September 30 1977, after more than 153,000 commands were transmitted to them, and more than one trillion bits of science data were received on Earth. Although the experiments were turned off, the transmitters continued to send carrier signals which were used by various institutions, including the Jet Propulsion Laboratory, for geodetic and astrometric studies, and spacecraft navigation.…
The ALSEP program cost NASA an estimated $US200 million, including the design and development of the stations and experiments, support engineering work in Houston, and the analysis of the data by dozens of University laboratories around the world. It cost NASA $US2 million a year to operate.
Финальный отчет 1979 о программе ASLEP года также упоминает включенные передатчики после сентября 1977 года (стр 109; см также стр 124 о состоянии станций на момент отключения):
The NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) needed the ALSEP transmitters for its very long base interferometer (VLBI) experiments and requested that the transmitters be left «on» after the termination of ALSEP operation in 1977.
Частотный диапазон — 2270-2300 МГц (последняя страница статьи Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Possibilities for Lunar Study, JPL Technical Report 32-1526, Vol XII; ipnpr.jpl.nasa.gov/progress_report2/XII/XIII.PDF). Однако я не смог найти упоминаний об экспериментах с ALSEP после 1977 года.
В обсуждении sci.space.history (13-15 July, 2004) www.spacebanter.com/showthread.php?t=49839 упоминали слухи, что последние успешные приемы несущей ALSEP были в 1980-ых, возможно даже ближе к концу десятилетия. В сентябре 1977 их РИТЭГи выдавали 43, 58, 36, 61, 58.5 ватт (вместо 70-75 изначальных; оценка в посте "РИТЭГи всё ещё работают, и потеряли всего лишь 10% от начальной мощности." завышена). Вполне вероятно, что через несколько лет их мощность упала ниже, чем необходимая для питания радиопередатчика (почти 10 Вт на сам передатчик, еще несколько на вспомогательные системы — стр 92 www.ninfinger.org/karld/ALSEP%20Documents/FSFM_RevB.pdf); кроме того могло отказать оборудование.
Спасибо за развернутый комментарий. Получается, что здесь есть некоторое противоречие в источниках. Оценку в 90% я взял из Википедии же, плюс, она неплохо согласуется с расчетной деградацией плутониевого РИТЭГа на 0,78% в год.
В википедии эта завышенная оценка звучит примерно как «Через десять лет SNAP-27 все еще выдавал более 90% от изначальных 70 Вт» = «After ten years, a SNAP-27 still produced more than 90% of its initial output of 70 watts.» (у вас было «РИТЭГи всё ещё работают, и потеряли всего лишь 10%» вместо «тогда РИТЭГи все еще работали»)
Фактические замеры электрической мощности за 1977 год есть в http://www.lpi.usra.edu/lunar/documents/ALSEP_Performance_Summary_Reports_1977.pdf#page=198. Исходные (1969-1972): 73.6 72.6 74.7 70.9 75.4; январь 1977: 49.4 60.6 50.7 62.8; сентябрь 1977: 42.7 58.4 36.0 61.1 58.5. Ни одна установка не давала 90% мощности менее чем через 10 лет. В то же время снижение могло быть вызвано деградацией преобразователей, тогда как РИТЭГи давали достаточно много тепловой мощности.
В блоге dorkmission.blogspot.com/2011/08/acronyms-of-day-nasa-alsep-rtg-rch.html есть график электрической мощности RTG Apollo17
Фактические замеры электрической мощности за 1977 год есть в http://www.lpi.usra.edu/lunar/documents/ALSEP_Performance_Summary_Reports_1977.pdf#page=198. Исходные (1969-1972): 73.6 72.6 74.7 70.9 75.4; январь 1977: 49.4 60.6 50.7 62.8; сентябрь 1977: 42.7 58.4 36.0 61.1 58.5. Ни одна установка не давала 90% мощности менее чем через 10 лет. В то же время снижение могло быть вызвано деградацией преобразователей, тогда как РИТЭГи давали достаточно много тепловой мощности.
В блоге dorkmission.blogspot.com/2011/08/acronyms-of-day-nasa-alsep-rtg-rch.html есть график электрической мощности RTG Apollo17
А как обстоят дела с радиационной защитой электроники? Ведь если РИТЭГ греется от распада это значит что вокруг него немалый такой фон.
В РИТЭГ, особенно космических, используется плутоний-238, который с вероятностью очень близкой к 1 испытывает альфа-распад, с испусканием 5,5 МэВ ядра гелия-4. Получаемый уран-234 очень медленно распадается, также через альфа-распад. Экранирование от 5 МэВ альфа частиц очень эффективно.
В документе "FAQ about NASA's use of radioisotope power systems" сказано:
Защита каждого модуля, содержащего плутоний ("General Purpose Heat Source module") описана в http://solarsystem.nasa.gov/rps/types.cfm; более подробная статья 2006 года: Mission of Daring: The General-Purpose Heat Source Radioisotope Thermoelectric Generator. Столь сложная система предотвращает выход токсичного плутония из капсул даже в случае взрыва ракеты-носителя, входа в атмосферу, удара о поверхность планеты, чтобы избежать возможного попадания в пищевую цепочку ("The main safety objective was to keep the fuel contained or immobilized to prevent inhalation or ingestion by humans.')
В документе "FAQ about NASA's use of radioisotope power systems" сказано:
Multiple layers of protective material protect and contain the fuel and reduce the chance of a release of the plutonium dioxide. The plutonium dioxide pellets are first clad in iridium, a strong, ductile, corrosion-resistant metal with melting point greater than 4820 degrees Fahrenheit (2660 degrees Celsius).
Защита каждого модуля, содержащего плутоний ("General Purpose Heat Source module") описана в http://solarsystem.nasa.gov/rps/types.cfm; более подробная статья 2006 года: Mission of Daring: The General-Purpose Heat Source Radioisotope Thermoelectric Generator. Столь сложная система предотвращает выход токсичного плутония из капсул даже в случае взрыва ракеты-носителя, входа в атмосферу, удара о поверхность планеты, чтобы избежать возможного попадания в пищевую цепочку ("The main safety objective was to keep the fuel contained or immobilized to prevent inhalation or ingestion by humans.')
не знаю как с защитой электроники, но лично стоял в метре от действующего РИТЭГа ( генератор выступал в качестве элемента питания маяка на Курильских островах), так вот бытовой РАДЭКС (не помню модель точно) в мкР/ч зашкалил и «завис». :)
Для маяков часто использовали стронций-90…
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
РИТЭГ: прозаичные тепло и электричество для космических аппаратов