로버스의 힘

Apr 08, 2023

2022년 11월 14일

내레이터: NASA 탐사선은 화성에서 어떻게 스스로 전력을 공급합니까?

(음악)

해설자: 두 가지 주요 옵션은 태양광 에너지와 원자력 에너지입니다. NASA의 최초 화성 탐사선 3대(Sojourner, Spirit, Opportunity)는 태양 전지판을 사용하여 태양으로부터 빛 에너지 또는 광자를 수집했습니다. 오늘날 화성을 탐사하는 탐사선인 Curiosity와 Perseverance는 "방사성 동위원소 열전 발전기"(RTG)라는 시스템을 사용합니다.

Sabah Bux: 네, 여기 지구에서는 플러그를 꽂을 수 있으니까요. 화성에서는 플러그를 꽂을 곳이 없어요.

내레이터: 남부 캘리포니아에 있는 NASA 제트 추진 연구소의 기술자인 Sabah Bux입니다.

Sabah Bux: 저는 NASA와 미국 에너지부 간의 파트너십인 NASA의 방사성 동위원소 전력 시스템 프로그램에서 일하고 있습니다.

[0:52] 내레이터: 에너지부는 Curiosity 및 Perseverance 탐사선에 사용되는 RTG를 포함하여 NASA에 우주선용 RTG를 제공합니다. RTG는 주로 방사성 동위원소인 플루토늄-238 또는 각 원자핵의 양성자와 중성자 수의 불균형을 갖도록 만들어진 "방사성 동위원소"인 이산화플루토늄을 보유하고 있습니다. 안정성을 다시 확립하려는 과정에서 원자는 "붕괴"라고 알려진 과정을 통해 입자를 방출합니다. 이 과정에서 물질은 꾸준한 열 흐름을 방출합니다.

Sabah Bux: RTG가 작동하는 방식은 플루토늄-238이며, 그것은 단지 뜨거운 암석일 뿐입니다. 그리고 우리는 그 열을 전기로 변환합니다. 따라서 이는 태양전지가 작동하는 방식과 유사합니다. 태양전지에서 빛을 비추면 전기가 공급됩니다. 방사성동위원소 열전 발전기에서는 플루토늄의 열을 가져와 유용한 전기로 변환합니다.

해설자: Curiosity and Perseverance의 약 11파운드에 달하는 뜨거운 암석에서 나오는 열 중 일부도 탐사선 전체로 흐릅니다.

[2:01] Sabah Bux: 화성은 매우 추워지며 RTG는 탐사선의 꼬리처럼 뒤쪽에 있습니다. 따라서 RTG에서 열을 끌어와 로버 위로 분산시켜 따뜻하게 유지하는 히트 파이프가 있습니다. RTG의 거부 측면 또는 차가운 측면은 약 200°C이므로 탐사선을 멋지고 따뜻하게 유지하는 데 충분한 열이 있습니다.

(음악)

내레이터: 액체 프레온은 복잡한 튜브 네트워크를 통해 펌프질을 하고 RTG를 통과할 때 열을 흡수하는 "혈액"과 같은 역할을 합니다. 이 순환 시스템은 자동차 크기의 Curiosity 및 Perseverance 로버의 몸통을 따뜻하게 유지하지만 드릴을 고정하는 팔과 같은 사지에는 여전히 별도의 히터가 필요하므로 겨울에 영하 120도까지 떨어질 수 있는 온도에서도 얼지 않습니다. 섭씨, 즉 화씨 영하 184도입니다.

전자레인지 크기의 소저너(Sojourner)와 골프 카트 크기의 스피릿(Spirit) 및 오퍼튜니티(Opportunity) 탐사선은 주로 태양열 동력을 사용했지만, 핵발전소도 갖고 있었습니다. 즉, 심장이 뛰는 것이 화성의 추운 추위로부터 그들을 보호해주었다고 할 수 있습니다.

[3:13] Sabah Bux: Sojourner와 Spirit과 Opportunity는 모두 RHU, 방사성 동위원소 히터 장치를 갖추고 있었습니다. 그리고 그것들은 작은 손난로처럼 화성의 차가운 공간에서 따뜻하게 유지해 주는 작은 플루토늄 조각입니다.

해설자: 이 플루토늄 손난로들은 각각 연필 지우개보다 작았지만 그러한 임무를 수행할 때 큰 절전 장치였습니다. 많은 히터를 작동하는 데 에너지를 사용하는 대신 탐사선의 귀중한 전력을 운전하고 사진을 찍어 지구로 보내는 등의 다른 활동에 사용할 수 있습니다.

화성 탐사선의 또 다른 "동력원"은 이를 수행하는 사람들입니다. 수천 명의 팀이 탐사선을 설계하는 초기부터 탐사선이 아무 것도 운전할 수 없는 마지막 날까지 임무의 모든 측면을 감독했습니다. 더. 팀은 매일 오랜 시간 동안 일하며 탐사선이 계속 작동하도록 하기 위해 여러 가지 문제를 한 번에 해결하는 경우가 많습니다.

[4:17] 화성 임무는 구축하고 운영하기 어려울 뿐만 아니라, 사람들은 화성 발사를 끝내지 못하거나 화성에 도달하려고 시도하다가 실패하는 프로젝트에 경력의 대부분을 소비할 위험이 있습니다. 예를 들어, 1999년 NASA의 화성 프로그램은 화성에 도착하자마자 (비핵) 화성 기후 궤도선과 화성 극지 착륙선을 모두 잃었습니다.