รู้จักกับ Multi-Mission Radiosotope Thermoelectric Genertor พลังงานแห่ง Mars Curiosity

By: lew
Writer
on Tue, 07/08/2012 - 23:29

ความท้าทายของยานสำรวจดาวอังคารอย่าง Mars Curiosity นั้นมีมากมาย นับแต่การนำส่งด้วยจรวดที่ต้องแม่นยำ ไปจนถึงการลงจอดที่ยากและเป็นจุดที่ Mars Express ของสหภาพยุโรปเคยพลาด ทำให้ทั้งโครงใช้ได้เพียงดาวเทียมที่เดินทางไปพร้อมกัน แต่อีกจุดหนึ่งที่เป็นความท้าทายของโครงการคือแบตเตอรี่ของตัวยานสำรวจ ที่ต้องให้พลังงานได้ยาวนานนับปี ต้องการการดูแลรักษาน้อย ทำงานได้ในชั้นบรรยากาศที่เบาบางหรือเป็นสุญญากาศ ตลอดจนให้พลังงานที่สม่ำเสมอตลอดระยะเวลาทำงาน

แหล่งพลังงานที่ได้รับความนิยมสูงสุดคือกลุ่ม radioisotope thermoelectric generator (RTG) ที่ถูกใช้งานแล้วถึง 45 ชุดใน 26 ภารกิจ รวมถึง Pioneer 10 ที่ส่งสัญญาณได้ต่อเนื่องยาวนานถึง 30 ปีจนกระทั่งสัญญาณอ่อนเกินไปที่จะสื่อสารกันได้

แผนภาพเทอร์โมคัปเปิลทั่วไป (Wtshymanski)

แผนภาพเทอร์โมคัปเปิลใน MMRTG

หลักการทำงานของ RTG คือการนำความร้อนที่ได้จากการสลายของสารกัมมันตภาพรังสีมาเป็นแหล่งพลังงาน โดยสารกัมมันตภาพรังสีที่นิยมใช้กัน คือ พลูโตเนียม-238 ไดออกไซด์ หลังจากได้ความร้อนแล้วก็นำมาแปลงเป็นไฟฟ้าด้วยเทอร์โมคัปเปิล (thermocouple) ที่แปลงความต่างของความร้อนสองข้างออกมาเป็นไฟฟ้า หลักการนี้อาศัยความต่างของอุณภูมิ โดยตัวนำสองตัวที่เชื่อมกันอยู่จะถูกนำไปรับความร้อน (hot junction) ส่วนปลายอีกฝั่งหนึ่งจะใช้ปล่อยความร้อนในพื้นที่ที่เย็นกว่า (cold junction) ที่ปลายฝั่งเย็นนั้นจะเกิดความต่างศักย์ขึ้นมา

โมดูลความร้อนเอนกประสงค์

RTG รุ่นที่ออกแบบให้กับโครงการ Mars Curiosity เป็นรุ่นที่ออกแบบใหม่เรียกว่า Multi-Mission Radiosotope Thermoelectric Genertor (MMRTG) มันประกอบขึ้นจากแหล่งกำเนิดความร้อน 8 ชุด น้ำหนักรวม 4.8 กิโลกรัม พลังงานเริ่มต้นจะได้เป็นพลังงานความร้อน 2000 วัตต์ และแปลงออกมาเป็นไฟฟ้าได้ 120 วัตต์

แผนภาพตัวถังพร้อมครีบระบายความร้อน

ตัวถังภายนอกจะเป็นครีบเพื่อระบายความร้อน โมดูล MMRTG รวมตัวถังจะมีน้ำหนักรวม 45 กิโลกรัม เส้นผ่านศูนย์กลางจากปลายครีบถึงปลายครีบ 64 เซนติเมตร และสูง 66 เซนติเมตร

ด้านความปลอดภัย ใน RTG ยุคแรกถูกออกแบบให้เผาไหม้ไปในชั้นบรรยากาศหากจรวดเกิดล้มเหลวระหว่างการเดินทาง แต่ในยุคหลังตัวถึงของ RTG ถูกออกแบบให้เก็บกักพลูโตเนียมได้แม้จะตกกลับมาสู่พื้นโลกก็ตาม

ตัว MMRTG ถูกออกแบบให้ใช้งานได้ต่อเนื่องอย่างน้อยหนึ่งปีดาวอังคารซึ่งประมาณสองปีของโลกเรา ที่เหลือก็ต้องลุ้นกันว่ามันจะอยู่รอดได้หลังจากนั้นนานแค่ไหน

ที่มา - NASA (PDF)

5 Comments

PaPaSEK's picture

ชื่ออุปกรณ์ยาวเป็นเรียงความเหมือนสินค้าไมโครซอฟท์

HackKingSoft's picture

ชอบข่าวหลายวันที่ผ่านมามากเลยครับเกี่ยวกับ Mars Curiosity เขียนข่าวก็ดีน่าสนใจครับ

ถ้ามีมาอีกก็เอามาลงเยอะๆเลยครับจะติดตามทุกข่าว

Job_The_Gamer's picture

สงสัยมานาน ว่าไอ้ดาวเทียมที่บอกว่าใช้พลังงานนิวเคลียร์มันทำงานยังไง

วันนี้ได้คำตอบแล้ว

virusfowl's picture
  • แต่ในยุคหลังตัวถึงของ RTG ถูกออกแบบให้เก็บกักพลูโตเนียมได้แม้จะตกกลับมาสู่พื้นโลกก็ตาม << ตัวถึง > ตัวถัง
hisoft's picture
  • radioisotope, radiosotope

มีสะกดทั้งแบบ i เดียวทั้งแบบ 2 i เลยครับ

  • Genertor

a หายครับ

The Phantom Thief