Generador de radioisótopos Stirling avanzado

El generador avanzado de radioisótopos Stirling ( ASRG ) es un sistema de energía radioisotópica desarrollado inicialmente en el Centro de Investigación Glenn de la NASA . Utiliza la tecnología de conversión de energía Stirling para transformar el calor de la desintegración radiactiva en electricidad para su uso en naves espaciales . El proceso de conversión de energía empleado por el ASRG es significativamente más eficiente que los sistemas de radioisótopos anteriores, ya que utiliza una cuarta parte del plutonio-238 para producir la misma cantidad de energía.

A pesar de la rescisión del contrato de desarrollo de vuelo del ASRG en 2013, la NASA continúa invirtiendo en pruebas realizadas por empresas privadas. No se prevé que las unidades Stirling listas para volar estén disponibles antes de 2028.

El desarrollo se llevó a cabo en 2000 bajo el patrocinio conjunto del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DoE), Lockheed Martin Space Systems y el Laboratorio de Investigación Stirling ^{[ 1 ]} en el Centro de Investigación Glenn (GRC) de la NASA para posibles futuras misiones espaciales .

En 2012, la NASA eligió una misión alimentada por energía solar ( InSight ) para la misión interplanetaria Discovery 12 , eliminando la necesidad de un sistema de energía radioisotópica para el lanzamiento de 2018.

El DOE canceló el contrato con Lockheed a finales de 2013, después de que el costo aumentara a más de 260 millones de dólares, 110 millones más de lo previsto inicialmente. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} También se decidió utilizar el hardware restante del programa para construir y probar una segunda unidad de ingeniería (para pruebas e investigación), que se completó en agosto de 2014 en una fase de cierre y se envió a GRC. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Las pruebas realizadas en 2015 mostraron fluctuaciones de potencia después de solo 175 horas de funcionamiento, volviéndose más frecuentes y de mayor magnitud. ^{[ 8 ]}

La NASA también necesitaba más financiación para la producción continua de plutonio-238 (que se utilizará en los MMRTG existentes para sondas de largo alcance mientras tanto) y decidió utilizar los ahorros de la cancelación del ASRG para hacerlo en lugar de tomar fondos de las misiones científicas. ^{[ 7 ]}

A pesar de la rescisión del contrato de desarrollo de vuelo del ASRG, la NASA continúa con una pequeña inversión en pruebas de tecnologías de convertidores Stirling desarrolladas por Sunpower Inc. e Infinia Corporation, además de la unidad suministrada por Lockheed y un tubo de calor de conductancia variable suministrado por Advanced Cooling Technologies, Inc. ^{[ 1 ] [ 9 ]} No se esperan unidades listas para el vuelo basadas en la tecnología Stirling hasta 2028. ^{[ 10 ]}

La mayor eficiencia de conversión del ciclo Stirling en comparación con la de los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) utilizados en misiones anteriores ( Viking , Pioneer , Voyager , Galileo , Ulysses , Cassini , New Horizons , Mars Science Laboratory y Mars 2020 ) habría ofrecido la ventaja de una reducción cuádruple en el combustible _de PuO₂ , con la mitad de la masa de un RTG. Habría producido 140 vatios de electricidad utilizando una cuarta parte del plutonio que necesita un RTG o un MMRTG. ^{[ 11 ]}

Las dos unidades terminadas tenían las siguientes especificaciones esperadas: ^{[ 12 ]}

• ≥14 años de vida
• Potencia nominal: 130 W
• Masa: 32 kg (71 lb)  
• Eficiencia del sistema: ≈ 26%
• Masa total de dióxido de plutonio-238 : 1,2 kg (2,6 lb)  
• Plutonio alojado en dos módulos de fuente de calor de uso general ("ladrillos Pu ²³⁸ ").
• Dimensiones: 76  cm × 46  cm × 39  cm (2,5  pies × 1,5  pies × 1,3  pies)

Los generadores de área específica (ASRG) podrían instalarse en una amplia variedad de vehículos, desde orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers hasta globos y barcos planetarios. Una nave espacial propuesta para usar este generador fue la misión de aterrizaje-barco TiME a Titán , la luna más grande del planeta Saturno , con un lanzamiento previsto para enero de 2015, ^{[ 13 ] [ 14 ]} o 2023. ^{[ 15 ]} En febrero de 2009 se anunció que la NASA/ESA había dado prioridad a la misión Europa Jupiter System Mission (EJSM/Laplace) por encima de la misión Titan Saturn System Mission (TSSM), que podría haber incluido a TiME. ^{[ 16 ] [ 17 ]} En agosto de 2012, TiME también perdió la competencia de la clase Discovery 2016 frente al módulo de aterrizaje InSight a Marte. ^{[ 18 ]}

La misión de reconocimiento orbital de Herschel del sistema uraniano (HORUS) proponía utilizar tres ASRG para alimentar un orbitador para el sistema uraniano . ^{[ 19 ]} Otro concepto de sonda a Urano que utilizaba el ASRG era MUSE , que ha sido evaluada tanto como una misión de clase L de la ESA como una misión mejorada de New Frontiers. ^{[ 20 ]} La misión Jupiter Europa Orbiter proponía utilizar cuatro ASRG para alimentar un orbitador en el sistema joviano. Otra posibilidad era Mars Geyser Hopper .

En 2013 se propuso enviar tres unidades ASRG a bordo de la sonda FIRE para estudiar la luna Io de Júpiter para la Misión 4 del programa Nuevas Fronteras . ^{[ 21 ] [ 22 ]}

• Energía nuclear en el espacio
• Unidad de calentamiento de radioisótopos
• Motor Stirling
• Generador de radioisótopos Stirling

• Desarrollo de tecnología Stirling avanzada en el Centro de Investigación Glenn de la NASA. Archivado el 13 de mayo de 2017 en Wayback Machine de la NASA, 2015 (PDF).
• Reunión de Intercambio Técnico de ASRG en la NASA, 2015 (PDF)
• Desarrollo de un convertidor Stirling avanzado [ sic ] para los sistemas de energía radioisotópica de la NASA . Sunpower, Inc. y GRC. 1 de abril de 2015.