Schlagwort: RTG

Wir brauchen keine effizienten Technologien…

Posted on by Bernd Leitenberger

Vor kurzem hat die NASA die Entwicklung der Stirling Technologie für die Stromgewinnung aus Wärme eingestellt. Die offizielle Begründung ist recht einfach: für die geplanten Missionen reicht das Plutonium aus, auch weil man nun beschlossen hat die „Produktion“ neu aufzunehmen.

Dazu mal eine kleine Geschichte der RTG, also Radioisotopen Thermogeneratoren. Die ersten wurden Mitte der Sechziger Jahren eingesetzt. Nach dem Ende des Apolloprogrammes kam es nur noch zum Einsatz in Raumsonden (Die ALSEP Messstationen hatten auch RTG zur Stromversorgung). Das Grundprinzip ist seit den ersten Elementen unverändert geblieben: Kleine Pellets aus Plutoniu-238 werden von Thermoelementen umgeben, das sind zwei Metalle die durch die Erhitzung Strom abgeben. Der Wirkungsgrad ist ziemlich schlecht und liegt bei den heutigen RTG bei unter 6%. Dann werden die Pellets sowie größere Module und der RTG jeweils von verschiedenen Schutzschichten umhüllt die vor allem die Freisetzung bei einem Unfall verhindern sollen. Continue reading „Wir brauchen keine effizienten Technologien…“ →

Alternativen für RTG

Posted on by Bernd Leitenberger

Mit Pu-238 werden die RTG angetrieben, die Raumsonden ins äußere Sonnensystem einsetzen, es kam aber auch in Erdnähe zum Einsatz, so bei den ALSEP-Messstationen die auf dem Mond hinterlassen wurden und als letztem Start an Bord von Curiosity auf dem Mars.

Die NASA hatte schon 1988 die Produktion von Pu-238 eingestellt. Danach erwarb sie das Material von Russland und dies funktionierte bis 2003. Seitdem hat man die Reserven verbraucht. Von ursprünglich 30 kg sollen noch 11 bis 16 kg verfügbar sein, je nach Quelle. Seit Russland die Lieferung einstellte, wird über eine Neuaufnahme der Produktion diskutiert, doch lange kam es nicht dazu, weil die Kosten von 10 bis 15 Millionen Dollar pro Kilogramm sehr hoch sind. Erst im Juli 2013 kam es nun dazu, in einem Programm das bis um Ende des Jahrzehnts läuft sollen so etwa 10 kg produziert werden, nur 1-1,5 kg pro Jahr. Continue reading „Alternativen für RTG“ →

Wie weit kommt man mit Solarzellen im Sonnensystem?

Posted on by Bernd Leitenberger

Da ich gerade beim Aufsatz über Juno arbeite und damit hoffentlich bald die aufholjagt bei den Raumsondenaufsätzen abschließen kann, kam ein Thema auf. Bekanntlicherweise ist dies die erste Raumsonde die zu Jupiter aufbricht und nur mit Solarzellen betrieben wird.

Vor einigen Wochen hat die NASA 10 Millionen Dollar bewilligt um die Produktion von Plutonium-238 wiederaufzunehmen. Seit 1988 haben die USA kein Pu-238 mehr produziert. Seit 1993 bezogen sie es aus Russland, doch Russland kann oder will nun keines mehr liefern. Seit 10 Jahren wird schon über die Wiederaufnahme der Produktion diskutiert. Wegen der hohen Kosten kam es nie dazu. Für die 10 Millionen Dollar pro Jahr wird man anfangs 1 bis 1,5 kg Pu-238 gewinnen. Bedenkt man das einer der GPHS RTG die Galileo, Ulysses, Cassini und New Horizons antreiben, rund 7,6 kg dieses Materials erfordert, dann weis man, das man zum einen eine solche Mission nicht jeden Tag starten kann, und zum anderen die Stromversorgung teuer ist. Bei New Horizons konnte ein schon hergestellter GPHS wiederaufgearbeitet werden. Das kostete 75 Millionen Dollar, ein neuer 90 Millionen Dollar. Das alles für eine Stromquelle die 285 Watt liefert. Continue reading „Wie weit kommt man mit Solarzellen im Sonnensystem?“ →

Alternativen zu Plutionium in RTG

Posted on by Bernd Leitenberger

Wenn eine Raumsonde ins äußere Sonnensystem aufbricht, benötigt sie eine Stromversorgung die unabhängig von der Sonnenstrahlung ist, die immer weiter abnimmt. Derzeit ist dies noch immer ein RTG, bei dem Thermoelemente einen Teil der Zerfallswärme von Plutonium-238 in Strom umwandeln. Es gibt Alternativen wie Kernreaktoren oder Solarzellen, doch darum soll es in diesem Beitrag nicht gehen, sondern um eine Alternative zu Pu-238 als Element für die RTG. Continue reading „Alternativen zu Plutionium in RTG“ →

Ein vernünftiges unbemanntes Planetenforschungsprogramm – Teil 2

Posted on by Bernd Leitenberger

Nachdem es in Teil 1 darum ging die Kosten zu minimieren, indem Serienbauweise und Adaption an neue Bedürfnisse, anstatt Neukonstruktion die Missionen dominieren und auch ein Forschungsprogramm verlässlich sein muss – in dem Sinne, das es eine langfristige Planungssicherheit geben muss, geht es heute darum den Nutzen der Missionen zu maximieren und mehr durch stufenweise Einführung neuer Techniken herauszuholen.

Reduktion der Startkosten

Dieses Thema ist nicht so neu. In der Tat wird das seit Jahrzehnten schon angestrebt. Anders als bei Satelliten ist es aber schon heute möglich, bei Raumsonden die Startkosten zu reduzieren. Das liegt daran, dass es, sobald die Nutzlast einen niedrigen Erdorbit erreicht hat Alternativen zum klassischen chemischen Antrieb gibt. Als ich mich vor kurzer Zeit nach einigen Jahren Pause erneut mit Ionenantrieben befasst habe, stellte ich mit Überraschung fest, dass die Entwicklung von Solarlinsearrays (SLA) große Fortschritte gemacht hat und diese nun schon 180 W/kg liefern – deutlich mehr als die rund 60 W/kg die heute größere Solarzellen bei Satelliten liefern und 300 W/kg in einigen Jahren möglich sein sollen. Continue reading „Ein vernünftiges unbemanntes Planetenforschungsprogramm – Teil 2“ →