Радиоизотопный нагреватель ( RHU ) представляет собой небольшое устройство, обеспечивающее тепло за счет радиоактивного распада . [1] Они похожи на крошечные радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ) и обычно обеспечивают около одного ватта тепла каждый, получаемого в результате распада нескольких граммов плутония-238 , хотя могут использоваться и другие радиоактивные изотопы . Тепло, производимое этими RHU, отдается непрерывно в течение нескольких десятилетий, а теоретически – до столетия и более. [2]
В космическом корабле RHU используются для поддержания рабочих температур других компонентов, которые могут сильно отличаться от температуры других частей космического корабля. В космическом вакууме любая часть космического корабля, не получающая прямого солнечного света, остывает настолько, что выходит из строя электроника или тонкие научные приборы. Они проще и надежнее, чем другие способы поддержания тепла компонентов, например электрические обогреватели. [2]
Большинство лунных и марсианских поверхностных зондов используют RHU для нагрева, в том числе многие зонды, которые используют солнечные панели, а не ритэги для выработки электроэнергии. Примеры включают сейсмометр, развернутый на Луне Аполлоном-11 в 1969 году, который содержал 1,2 унции (34 грамма) плутония-238; Марсианский следопыт ; и марсоходы Spirit и Opportunity . [3] RHU особенно полезны на Луне из-за продолжительной и холодной двухнедельной ночи.
Практически каждая миссия в дальний космос за пределами Марса использует как RHU, так и RTG. Солнечная инсоляция уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца , поэтому для поддержания номинальной рабочей температуры компонентов космического корабля требуется дополнительное тепло . Часть этого тепла производится электрически, потому что его легче контролировать, но электрические нагреватели гораздо менее эффективны, чем RHU, поскольку РИТЭГи преобразуют лишь несколько процентов своего тепла в электричество, а остальное отбрасывают в космос.
Космический корабль Кассини -Гюйгенс, отправленный к Сатурну, содержал восемьдесят два таких блока (в дополнение к трем основным РИТЭГам для выработки электроэнергии). Соответствующий зонд «Гюйгенс» содержал тридцать пять.
ISRO включила в двигательный модуль « Чандраян-3» два радиоизотопных нагревателя, разработанные Министерством атомной энергии Индии (DAE) , на экспериментальной основе, которые работали безупречно. [4]
Радиоизотопные нагреватели для миссий НАСА использовали плутоний-238 [3] в качестве изотопа для источников тепла, поскольку период полураспада радиоактивности 87,7 лет означает, что распад изотопа не будет ограничивать срок службы миссии. Изотоп производит 0,57 Вт тепловой энергии на грамм 238 Pu. [5]
Советские миссии использовали другие изотопы, такие как источник тепла полоний-210, используемый в луноходах . [6] [7] При периоде полураспада около 4,5 месяцев Po-210 производит больше тепловой энергии на единицу массы, но пригоден только для миссий меньшей продолжительности. Также был предложен стронций-90 . [7]
Хотя и RHU, и радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ) используют тепло распада радиоактивного изотопа, RHU, как правило, намного меньше из-за отсутствия термопар и радиаторов/радиаторов, необходимых для выработки электроэнергии из тепла. И RHU, и RTG имеют прочные термостойкие корпуса, обеспечивающие безопасное удержание радиоизотопа в случае отказа ракеты-носителя или спускаемого аппарата. Общая масса одного одноваттного RHU (включая экранирование) составляет около 40 грамм. Также использовались подобные схемы, например термоэмиссионные генераторы .
Министерство энергетики США разработало источник тепла общего назначения (GPHS), в первую очередь для использования в космосе. Эти GPHS можно использовать индивидуально или группами до восемнадцати человек для нагрева компонентов, но в основном они используются в качестве источника тепла для РИТЭГов. Каждый GPHS содержит четыре топливные таблетки Pu-238 с иридиевой оболочкой, высотой 5 см, площадью 10 см и весом 1,44 кг.
