Часто бывает учёные ставят перед космическими зондами, казалось бы, невыполнимые задачи, которые всё же со временем решаются. Одним из важнейших является вопрос питания аппарата, мощности пальчиковых батареек тут не хватит поэтому на спутниках используют в основном солнечные панели. У них есть ряд преимуществ но, когда речь заходит о полётах в самые отдалённые, “тёмные” места космоса их мощности будет недостаточно. Как вариант можно использовать ядерный реактор – электричества вырабатывает много, и работать может в любых условиях. Но применение ядерных реакторов может нести негативные последствия, в чём мы уже убедились на примере тех же инцидентов спутников СССР – Космос 1402 и Космос 954 (см. мою статью про них https://thealphacentauri.net/75770-yadernye-incidenty-kosmos-954-i-1402/)

Довольно неплохим вариантом стал РИТЭГ – Радио Изотопный ТермоЭлектрический Генератор. С этого момента давайте поподробнее:

Принцип действия РИТЭГов построен на обыкновенном преобразовании тепла в электричество при помощи термоэлектрогенераторов. Вот только тепло в отличии от традиционных ядерных реакторов получается в следствии радиоактивного распада вещества, но не путём деления нейтронами. ( кому интересно смотрите моё видео о работе ядерного реактора https://youtu.be/OV8EJU6EkWw). Превосходство такого девайса над ядерными реакторами очевидно – они довольно компактные, конструкция очень проста – на уровне чайника, и продолжительность работы во много раз превосходит химические аккумуляторы. Также не требуется производить замену топлива или какие-либо другие манипуляции для поддержания работы, а в случае аварии взрыв исключается, так как часто используют изотопы лёгких элементов которые не способны к делению под действием нейтронов, а при использовании тяжёлых элементов их масса далека от критической которая необходима для взрыва. Единственным недостатком можно считать небольшую выходную мощность – всего до нескольких сотен ватт, а также в случае аварии, например, при сгорании в атмосфере окружающая среда подвергается радиоактивному заражению. Хотя опять же, в случае с ядерным реактором, топлива в нём намного больше нежели в РИТЭГе, а если осколки уже отработавшего ранее реактора упадут на землю, то содержащиеся короткоживущие изотопы будут нести большую опасность для окружающей среды.

В качестве топлива применяют разные изотопы, при этом использование конкретного изотопа определяет время работы РИТЭГа, массу/габариты, а также выходную мощность. Вот небольшая таблица с данными для изотопов, которые чаще всего применяют в РИТЭГах:

Стоит заметить что были изучены и другие изотопы такие как: Cm-244, Cm-242, Co-60, Cs-137, Pm-147, Ce-144 и Ru-106, но их применяют намного реже.

Как вы могли заметить, чем больше выходная мощность, тем меньше время работы РИТЭГа. Это потому, что чем быстрее распадается изотоп, тем быстрее вырабатывается энергия в виде тепла, а значит большая мощность на единицу времени. Кстати, мощность генератора падает в двое по истечению половины периода полураспада топлива.

Также немного информации отдельно о каждом из используемых изотопов:

Плутоний 238 – чаще всего применяется в космических спутниках. Этот изотоп является чистым альфа-излучателем, а значит к такому РИТЭГу минимальные требования по биологической защите. Недостатком можно считать высокую стоимость этого радионуклида, так как его наработка осуществляется на специальных реакторах.

Стронций 90 – получил широкое применение в наземных РИТЭГах в основном из-за своей дешевизны. В отличии от плутония имеет гораздо меньший период полураспада и предъявляет высокие требования к биологической защите.

Полоний 210 – имеет довольно малый период полураспада, но в тоже время огромную выходную и тепловую мощность – пол грамма чистого полония может саморазогреться до температуры свыше 500 градусов Цельсия. Как и плутоний является альфа=излучателем и не требует габаритной защиты.

Америций 241 – имеет довольно большо период полураспада и малую выходную мощность. Он формируется как побочный продукт в отработанном ядерном топливе, что делает его дешевым. Америций рассматривают в качестве перспективного долгопериодического топлива для РИТЭГов. Над ним уже проводились опыты в ЕКА и Великобритании. Хоть америций и альфа-излучатель, он также испускает мягкие гамма-лучи, так что биологическая защита должна быть немного покрепче чем у РИТЭГов с плутонием.

Список миссий где применялись РИТЭГи:

Вояджер 1 и 2

Пионер 10 и 11

Викинг 1 и2

Кюриосити

Пэрсеверенс (видео о РИТЭГе марсохода https://youtu.be/K79IwXzGBKk)

Кассини-Гюйгенс

Галлилео

Новые горизонты

Лунные модули “Аполлон”

Улисс