Ads 468x60px

воскресенье, 22 апреля 2018 г.

Робота космічних апаратів

Деякі космічні апарати, запущені з Землі десятки років назад, вже знаходяться настільки далеко від Сонця, що наша зірка здається для них тьмяним вогником - одним з мільярдів інших в космосі. Звичайно, ці апарати вже не можуть отримувати енергію за допомогою сонячних батарей, а значить, інженери змушені були шукати рішення даної проблеми.

Поки ви читаєте ці рядки, космічний апарат «Вояджер-1» продовжує свій більш ніж 39-річний політ. У серпні 2012 року космічний апарат вийшов за межі Сонячної системи. Зараз відстань між «Вояджер-1» і Землею становить понад 20,600 млрд. км, але космічний апарат до сих пір продовжує посилати до Землі сигнали. Щоб подолати таку відстань світла буде потрібно близько 19 годин.

Більшість енергії на Землі виробляється за допомогою парових машин: паливо - будь то газ, нафту, вугілля, дерево або навіть радіоактивні елементи - використовується щоб підігріти воду і отримати пару, яка потім призводить в рух турбіну, з'єднану з генератором. Звичайно, встановлювати подібний складний механізм, що складається з безлічі деталей, що рухаються, щонайменше нерозумно. Але є й інший спосіб отримати енергію, використовуючи тепло, що виділяється. Йдеться про термоелектрогенератори - пристрої, які здатні перетворювати теплову енергію в електрику завдяки термоелектричному ефекту.

Фізичний ефект, який дає космічним кораблям, які досліджують далекий космос, можливість підтримувати зв'язок із Землею, був виявлений ще в далекому 1821 році німецьким фізиком Томасом Йоганном Зєєбеком. Вчений зауважив, що якщо місця контакту (в місцях спаю) замкненого кола, що складається з двох різних провідних матеріалів, підтримувати при різній температурі, то в ланцюзі виникає електричний струм. Це явище пояснюється тим, що різниця в температурах викликає тепловий потік і перенесення заряду в провіднику.

На підставі даного явища створені спеціальні генеруючi струм пристрої - термоелектрогенератори. Їх підвид - радіоізотопні термоелектрогенератори - встановлені на багатьох космічних апаратах. Наприклад, на «Кассіні», що вивчає Сатурн, «Кбюріосіті», що працює на Марсі, і на «Нових горизонтах», який нещодавно передав на Землю унікальні відомості про Плутон, пролетівши всього в 12,5 тисячах км від його поверхні.

У радіоізотопних термоелектрогенераторах (РІТЕГ) тепло виділяється за допомогою розпаду радіоактивних елементів. Найчастіше в якості палива використовують плутоній-238 і стронцій-90.

Вихідна потужність РІТЕГ невелика, але зате вони довговічні, надійні і, найголовніше, компактні. Звичайно, розпад ізотопів відбувається неконтрольовано, тому, раз створений РІТЕГ буде генерувати електрику багато років поспіль без зупинки. Наприклад, у випадку з плутонієм-238 строк служби поступово деградуючого теплоелектрогенератора становить близько 80 років.

А як економічно витрачати отриману енергію - ще одне не менш складне питання, над яким при проектуванні систем космічного апарату трудиться не один десяток інженерів.

Схожi статтi: