La Universidad de Leicester encabeza el desarrollo de nuevas tecnologías de generación de energía para la exploración espacial como parte de un programa financiado por la Agencia Espacial Europea.

Leicester es un líder mundial en el desarrollo de sistemas de energía nuclear espacial para la generación de energía eléctrica. calefacción y gestión térmica de naves espaciales en forma de generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) y unidades de calentamiento de radioisótopos (RHU).

Ahora, Investigadores del Centro de Investigación Espacial del Departamento de Física y Astronomía han construido el primer prototipo de RTG y el primer RHU destinado a utilizar el calor residual del americio-241. El equipo dirigido de la Universidad de Leicester ha construido y probado con éxito prototipos RTG de 10 vatios y RHU de 3 vatios que utilizan calefacción eléctrica para simular el calor generado por una fuente de americio.

Richard Ambrosi es profesor de instrumentación espacial y sistemas de energía nuclear espacial en la Universidad de Leicester y es el líder del proyecto en la Universidad.

Dijo:"Para impulsar los límites de la exploración espacial, innovaciones en la generación de energía, robótica, Se necesitan vehículos autónomos e instrumentación avanzada.

"Las fuentes de energía de radioisótopos son una tecnología importante para futuras misiones de exploración espacial europeas, ya que su uso daría como resultado naves espaciales más capaces, y sondas que pueden acceder a distancia, frío, Ambientes oscuros e inhóspitos.

"Las misiones que utilizan energía nuclear ofrecen una mayor versatilidad en entornos desafiantes, con una misión que entrega la ciencia que solo podría lograrse con varias misiones que usan energía solar, con vidas operativas considerablemente más largas (por ejemplo, Voyager, Ulises, Cassini). En muchos casos, los sistemas nucleares pueden permitir misiones que de otro modo serían imposibles ".

El Laboratorio Nuclear Nacional (NNL) lidera la producción de americio-241 mediante extracción química de las existencias de plutonio civil del Reino Unido. así como el desarrollo de la forma de pellets de combustible de americio. NNL proporcionará el combustible para los sistemas de energía que están desarrollando la Universidad de Leicester y sus socios.

La Universidad de Leicester, junto con Airbus Defence and Space Ltd, Universidad Queen Mary de Londres, European Thermodynamics Ltd., Lockheed Martin UK y Fluid Gravity Engineering Ltd. han desarrollado y probado un prototipo de 10 vatios de un generador termoeléctrico de radioisótopos.

Diseñado para ser alimentado por americio-241, el RTG modular podrá generar hasta 50 W de energía eléctrica. Este programa se basa en el desarrollo y las pruebas exitosas de un prototipo RTG de laboratorio de 4 W a menor escala.

European Thermodynamics Ltd.está involucrada en el desarrollo de la tecnología de gestión termoeléctrica y térmica en el proyecto.

El director técnico Kevin Simpson dijo:"Los productos destinados a aplicaciones espaciales están diseñados con las especificaciones más altas posibles. Esperamos desarrollar más productos de recolección de energía e incorporar esta tecnología en aplicaciones terrestres".

Además, trabajando con Lockheed Martin UK, Johnson Matthey y el Laboratorio Nuclear Nacional, Leicester ha desarrollado y probado un prototipo de unidad calefactora de radioisótopos de 3 vatios. Este sistema está diseñado para mantener calientes las naves espaciales en lugares desafiantes.

El profesor Ambrosi dijo que el programa espacial europeo se ha centrado en el americio-241 y el Reino Unido tiene recursos únicos para construir una capacidad europea independiente en energía nuclear espacial en un programa rápido y rentable.

El profesor Ambrosi dijo:"Actualmente, la atención se centra en dos proyectos de desarrollo destinados a ampliar los sistemas de laboratorio a prototipos experimentales más similares a los de vuelo. En ambos casos, se está utilizando calefacción eléctrica para permitir el desarrollo en el laboratorio ".

Tony Crawford, el miembro del equipo de Leicester responsable del montaje del prototipo, dijo:"Como técnico mecánico jefe aquí en el Centro de Investigación Espacial, estoy muy feliz y orgulloso de ser parte de este emocionante programa de energía nuclear espacial. Con un pequeño, equipo muy bien motivado hemos utilizado nuestra experiencia en el diseño, prueba y entrega de hardware de vuelo espacial para construir y probar muchas configuraciones de RTG y RHUunits. Con cada paso exitoso en el programa, estamos un paso emocionante más cerca de producir una unidad calificada para vuelo ".

Dr. Hugo Williams, el jefe de ingeniería del proyecto, destacó algunos de los desafíos de materiales presentados por el proyecto:"La energía nuclear espacial presenta algunos desafíos de materiales emocionantes que van desde materiales que deben operar a temperaturas y cargas mecánicas muy altas hasta materiales termoeléctricos; material inteligente que convierte la energía térmica en energía eléctrica. Desarrollo y la caracterización de estos materiales tiene beneficios potenciales en muchas otras aplicaciones ".

Energy harvesting from RHUs using thermoelectric conversion could offer an attractive option for smaller missions where small amounts of electrical power combined with heat sources could open a range of space exploration scenarios.

Professor Ambrosi added that improving the efficient storage and management of the power generated is a challenge that has parallels in terrestrial power generation. These will be essential elements in any future system designs.