Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator: differenze tra le versioni

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[[File:MMRTG for the MSL.jpg|miniatura|265x265px|Il MMRTG usato per la missione [[Mars Science Laboratory]], prima di essere montato sul ''Curiosity'']]

Il '''Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator''' ('''MMRTG''') è un tipo di [[generatore termoelettrico a radioisotopi]], sviluppato dalla [[NASA]] e dal [[Jet Propulsion Laboratory]], in collaborazione con il [[Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti d'America|Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti d’America]]. È stato sviluppato per alimentare [[Esplorazione spaziale|missioni spaziali]] americane di nuova generazione nello [[Spazio (astronomia)|spazio profondo]].<ref name=":0">{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/docs/MMRTG%20Fact%20Sheet%20update%2010-2-13.pdf|titolo=Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) - NASA Fact Sheet|accesso=17 aprile 2017|dataarchivio=26 gennaio 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170126030534/https://solarsystem.nasa.gov/rps/docs/MMRTG%20Fact%20Sheet%20update%2010-2-13.pdf|urlmorto=sì}}</ref>

== Panoramica ==

Un generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG) è essenzialmente una “batteria nucleare” che converte il [[calore]] in [[elettricità]]. La NASA e il Dipartimento dell’Energia (DOE) hanno sviluppato una nuova generazione di sistemi di alimentazione che possono essere usati in una varietà di missioni.<ref>{{Cita web|url=https://energy.gov/ne/nuclear-reactor-technologies/space-power-systems|titolo=Space and Defense Power Systems {{!}} Department of Energy|sito=energy.gov|lingua=en|accesso=2017-04-17}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/program.cfm|titolo=About the RPS Program|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=17 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170417094859/https://solarsystem.nasa.gov/rps/program.cfm|urlmorto=sì}}</ref> Il ''Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator'' (MMRTG), è stato disegnatoprogettato per operare specificatamente su [[Marte (astronomia)|Marte]] e nel [[Vuoto (fisica)|vuoto]] dello [[Spazio (astronomia)|spazio]]. Esso ha ununa disegnoprogettazione modulare flessibile capace di incontrare i bisogni di una grande varietà di missioni, dato che genera energia elettrica con una [[Potenza elettrica|potenza]] inferiore rispetto alle precedenti generazioni di RTG, con circa 110 [[Watt|W]] al lancio.<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/rtg.cfm#mmrtg|titolo=Radioisotope Thermoelectric Generator (RTG)|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=26 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170426031142/https://solarsystem.nasa.gov/rps/rtg.cfm#mmrtg|urlmorto=sì}}</ref> Gli obiettivi del disegnoprogetto includono livelli di potenza ottimizzati per una vita minima di 14 [[Anno|anni]] ed assicurando un elevato grado di sicurezza. Il primo RTG nello spazio risale nel [[1961]], e da quel momento 46 di essi volarono a bordo di 27 missioni spaziali.<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/faq.cfm#q9|titolo=FAQ|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=14 maggio 2016|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160514231730/http://solarsystem.nasa.gov/rps/faq.cfm#q9|urlmorto=sì}}</ref> Questa fonte di elettricità ha permesso alla NASA di esplorare il [[Sistema solare|Sistema Solare]] per circa 4 decadi, continuando tuttora, includendo le missioni [[Programma Apollo|Apollo]] sulla [[Luna]]<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/alsep.cfm|titolo=Apollo Surface Experiments|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17}}</ref>, le [[Programma Viking|Viking]]<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/viking.cfm|titolo=Viking Mars Landers|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418082145/https://solarsystem.nasa.gov/rps/viking.cfm|urlmorto=sì}}</ref> e [[Mars Science Laboratory|Curiosity]]<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/msl.cfm|titolo=Mars Science Laboratory|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418082138/https://solarsystem.nasa.gov/rps/msl.cfm|urlmorto=sì}}</ref> su [[Marte (astronomia)|Marte]], e i [[Programma Pioneer|Pioneer]]<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/pioneer.cfm|titolo=Pioneer 10 & 11|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=17 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170417080057/https://solarsystem.nasa.gov/rps/pioneer.cfm|urlmorto=sì}}</ref>, i [[Programma Voyager|Voyager]]<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/voyager.cfm|titolo=Voyager 1 & 2|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418082140/https://solarsystem.nasa.gov/rps/voyager.cfm|urlmorto=sì}}</ref>, l’l{{'}}''[[Ulysses (sonda spaziale)|Ulysses]]''<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/ulysses.cfm|titolo=Ulysses|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418162114/https://solarsystem.nasa.gov/rps/ulysses.cfm|urlmorto=sì}}</ref>, la [[Sonda Galileo|Galileo]]<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/galileo.cfm|titolo=Galileo|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418082241/https://solarsystem.nasa.gov/rps/galileo.cfm|urlmorto=sì}}</ref>, la [[Missione spaziale Cassini-Huygens|Cassini]]<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/cassini.cfm|titolo=Cassini-Huygens|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418082031/https://solarsystem.nasa.gov/rps/cassini.cfm|urlmorto=sì}}</ref> e la [[New Horizons]]<ref>{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/newhorizons.cfm|titolo=New Horizons|sito=Solar System Exploration|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418082142/https://solarsystem.nasa.gov/rps/newhorizons.cfm|urlmorto=sì}}</ref>, dirette verso il [[Sistema solare esterno|Sistema Solare esterno]]. Gli RTG del Pioneer 10 operarono impeccabilmente per 3 decadi finché il segnale della sonda divenne debole a tal punto da non poter esser più rilevato dal [[2003]].<ref>{{Cita web|url=https://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2003/03_25HQ.html|titolo=NASA - PIONEER 10 SPACECRAFT SENDS LAST SIGNAL|sito=www.nasa.gov|lingua=en|accesso=2017-04-17|dataarchivio=12 gennaio 2005|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20050112110246/https://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2003/03_25HQ.html|urlmorto=sì}}</ref> Gli spettacolari [[Voyager 1]] e [[Voyager 2|2]], operanti con RTG dal lancio nel [[1977]], continuano a funzionare, con il Voyager 1 che costituisce la prima sonda mai costruita dall’uomo ad aver raggiunto lo [[spazio interstellare]].<ref>{{Cita web|url=http://voyager.jpl.nasa.gov/mission/interstellar.html|titolo=Voyager - The Interstellar Mission|autore=JPL.NASA.GOV|sito=voyager.jpl.nasa.gov|accesso=2017-04-17}}</ref> Mentre gli RTG non sono mai stati la causa di un problema a un [[veicolo spaziale]], essi sono stati a bordo di 3 missioni che fallirono per altre ragioni. In tutti questi casi, gli RTG operarono perfettamente come previsto.<ref>{{Cita web|url=http://www.astronautix.com/craft/transit.htm|titolo=http://www.astronautix.com/craft/transit.htm|sito=www.astronautix.com|accesso=2017-04-17}}</ref><ref>The RTGs were returned to Mound for disassembly and the ²³⁸PuO₂ microsphere fuel recovered and reused. </ref><ref>{{Cita web|url=http://txchnologist.com/post/30813679704/will-nasa-ever-recover-apollo-13s-plutonium-from|titolo=Will NASA Ever Recover Apollo 13′s Plutonium From the Sea?|sito=Txchnologist|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418081907/http://txchnologist.com/post/30813679704/will-nasa-ever-recover-apollo-13s-plutonium-from|urlmorto=sì}}</ref>

== Struttura e funzionamento di un MMRTG ==

Gli RTG funzionano convertendo il calore proveniente dal [[Decadimento alfa|decadimento dei radioisotopi]] in [[elettricità]]. Gli RTG consistono in due elementi maggiori: una sorgente di calore, che contiene [[Plutonio-238|²³⁸Pu]], e [[Termocoppia|termocoppie]] a [[stato solido]], le quali convertono il calore dovuto al decadimento di un “combustibile” (in questo caso plutonio) in elettricità. La conversione del calore direttamente in elettricità è un principio scientifico scoperto 150 anni fa dallo scienziato tedesco [[Thomas Johann Seebeck|Johann Seebeck]]. Egli infatti osservò che se due [[Conduttore elettrico|materiali conduttori]] diversi venivano uniti in un [[Circuito elettrico|circuito chiuso]], e se alle loro giunzioni si applicavano [[Temperatura|temperature]] differenti, si originava una [[Differenza di potenziale elettrico|differenza ditensione potenzialeelettrica]].<ref>Magie, W. M. (1963). ''A Source Book in Physics.'' Harvard: Cambridge MA. pp. 461–464. Partial translation of Seebeck's "Magnetische Polarisation der Metalle und Erze durch Temperatur-Differenz."</ref> Queste paia di giunzioni vennero chiamate ''coppie termoelettriche'' (o ''termocoppie'', o TE).

[[File:MMRTG schematic - english labels.png|Interno di un MMRTG|centro|senza_cornice|460x460px]]

Il MMRTG è disegnatoprogettato per usare una sorgente di calore composta da 8 moduli ''General Purpose Heat Source'' (GPHS). I GHPS sono il blocco base di sicurezza nei sistemi di alimentazione a radioisotopi. Essi sono grandi quanto una [[moneta]] da 1 [[centesimo]], circa 2,54 x 3,30 [[Metro|cm]], con una [[Massa (fisica)|massa]] di 39,69 [[Grammo|g]] l’uno.<ref name=":1">{{Cita web|url=https://www.nasa.gov/sites/default/files/files/4_Mars_2020_MMRTG.pdf|titolo=Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) - Ryan Bechtel - U.S. Department of Energy}}</ref> Ciascun GHPS è costituito da un [[Pellet (combustibile)|pellet]] di [[Diossido di plutonio|PuO₂]], [[rosso]]-[[arancione]] per via del calore prodotto dal suo [[decadimento alfa]], incapsulato in un rivestimento all’[[iridio]], a sua volta contenuto in uno schermo di [[grafite]]. Infine, il tutto è inserito in uno scudo in [[fibra di carbonio]]. Un aeroshell contiene 2 di queste soluzioni, ed è associato ad altri 7 aeroshell per formare l’unità di combustibile richiesta per generare la tensione.<ref>{{Cita pubblicazione|cognome=NASASolarSystem|data=2013-11-08|titolo=MMRTG Pull-apart Animation|accesso=2017-04-17|url=https://www.youtube.com/watch?v=4qkvoVRdoNg}}</ref>

[[File:MMRTG-GHPS-Inside.png|centro|miniatura|460x460px|La struttura di un GHPS nel MMRTG]]Un MMRTG contiene in totale 4,8&nbsp;kg di [[diossido di plutonio]] (²³⁸Pu + O₂ → PuO₂), che inizialmente forniscono 2&nbsp;kW di [[energia termica]], convertiti in 110&nbsp;W di [[potenza elettrica]], con un [[Rendimento (elettrotecnica)|rendimento]] del 6,3[[Percentuale|%]]. La tensione, continua, prodotta da questo generatore è di 23-36 [[Volt|V]].<ref name=":2">{{Cita web|url=https://energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f13/fluerial_0.pdf|titolo=Thermoelectrics: From Space Power Systems to Terrestrial Waste Heat Recovery Applications}}</ref> Diversi materiali termoelettrici (PbSnTe, TAGS, e PbTe) hanno dimostrato capacità e durata estesa, e sono gli stessi usati sulle due sonde [[Programma Viking|Viking]] che atterrarono su [[Marte (astronomia)|Marte]] nel [[1976]]. Le termocoppie, in un MMRTG, sono costituite da ''[[piombo]]'' e ''[[tellurio]]''.

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=== Controllo a terra ===

Il MMRTG può essere controllato a terra tramite il software DEGRA, sviluppato al [[Jet Propulsion Laboratory]]. Grazie alla sua [[Interfaccia grafica|GUI]] è possibile predire le performance del MMRTG, inclusa la sua degradazione nel [[tempo]], partendo dai dati preimpostati dello stato iniziale del generatore. Il software è reperibile dal [https://software.nasa.gov/software/NPO-45252-1 sito della NASA] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170418081919/https://software.nasa.gov/software/NPO-45252-1 |date=18 aprile 2017 }} solo per scopi governativi, pertanto non è disponibile al [[pubblico (sociologia)|pubblico]].<ref>{{Cita web|url=https://software.nasa.gov/software/NPO-45252-1|titolo=Software Details|sito=software.nasa.gov|lingua=en|accesso=2017-04-17|dataarchivio=18 aprile 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170418081919/https://software.nasa.gov/software/NPO-45252-1|urlmorto=sì}}</ref><ref name=":2" />[[File:PIA17939-MarsCuriosityRover-AfterCrossingDingoGapSanddune-20140210.jpg|miniatura|212x212px|Il MMRTG a bordo del Mars Science Laboratory su Marte, fotografato con la fotocamera MAHLI]]

=== Mars Science Laboratory ===

La prima missione NASA a trasportare un MMRTG è il rover marziano ''[[Mars Science Laboratory|Curiosity]]'', il quale atterrò sul pianeta rosso il 6 agosto [[2012]], dopo il lancio nel novembre [[2011]].<ref>{{Cita web|url=https://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/technology/technologiesofbroadbenefit/power/|titolo=Power - Mars Science Laboratory|autore=JPL, NASA|sito=mars.jpl.nasa.gov|accesso=2017-04-17}}</ref> Curiosity, il più grande e potente rover mai lanciato su un altro [[pianeta]], ha già raggiunto il suo obiettivo primario, ovvero determinare che il suo sito di atterraggio, il [[Cratere Gale|Gale Crater]], ha ospitatopresentato in passato condizioni favorevoli allo sviluppo della [[Extraterrestre|vita.]] nel passato antico. Solo nel suo primo anno su Marte, Curiosity ha fornito più di 190 [[Gigabit|GBit]] di dati, inviando più di 36700 [[Immagine|immagini]] complete e 35000 [[Miniatura|miniature]], eseguendo più di 75000 accensioni [[laser]] per investigare sulla composizione di numerosi target [[Geologia|geologici]], ed ha collezionato ed analizzato materiali di [[Campionamento (chimica)|campionamento]] da 2 rocce marziane, oltre ad aver percorso più di 1,6&nbsp;km.<ref>{{Cita web|url=https://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/science/goals/|titolo=Goals - Mars Science Laboratory|autore=JPL, NASA|sito=mars.jpl.nasa.gov|accesso=2017-04-17}}</ref>

== Specifiche ==

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|1975&nbsp;W

|-

|[[Potenza elettrica]] in [[Output|uscita]]

|110&nbsp;W

|-

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|-

|Vita operativa

|Al massimominimo 14 anni

|}

== L’Enhanced Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (eMMRTG) ==

[[File:EMMRTG-Detailed.png|centro|senza_cornice|649x649px]]

Il concetto di eMMRTG conserverebbe tutte le caratteristiche del MMRTG, il suo [[volume]], le sue [[Interfaccia (informatica)|interfacce]] e i punti di montaggio, offrendo significativi miglioramenti nell’[[Alimentazione elettrica|alimentazione]], aumentando del 25% la potenza all’inizio di ogni missione e del 50% quella disponibile dopo 14 anni.<ref name=":3">{{Cita web|url=https://solarsystem.nasa.gov/rps/docs/eMMRTG_onepager_LPSC20140317.pdf|titolo=Enhanced Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (eMMRTG) Concept - NASA Fact Sheet|accesso=17 aprile 2017|dataarchivio=22 dicembre 2016|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20161222085434/https://solarsystem.nasa.gov/rps/docs/eMMRTG_onepager_LPSC20140317.pdf|urlmorto=sì}}</ref><ref name=":4">{{Cita pubblicazione|nome=Tim C.|cognome=Holgate|data=2015-06-01|titolo=Increasing the Efficiency of the Multi-mission Radioisotope Thermoelectric Generator|rivista=Journal of Electronic Materials|volume=44|numero=6|pp=1814–18211814-1821|lingua=en|accesso=2017-04-17|doi=10.1007/s11664-014-3564-9|url=https://link.springer.com/article/10.1007/s11664-014-3564-9|nome2=Russell|cognome2=Bennett|nome3=Tom|cognome3=Hammel}}</ref><ref name=":5">{{Cita web|url=http://ieeexplore.ieee.org/document/7500748/?reload=true|titolo=Evolutionary upgrade for the multi-mission radioisotope thermoelectric generator (MMRTG) - IEEE Xplore Document|sito=ieeexplore.ieee.org|lingua=en|accesso=2017-04-17}}</ref>

L’eMMRTG sostituirebbe le attuali termocoppie del MMRTG con delle nuove in [[skutterudite]] (SKD), impiegando le tecnologie sviluppate dal [[Jet Propulsion Laboratory|JPL]] con la collaborazione della NASA negli ultimi 20 anni, ed impiegando partner industriali affidabili come [[Teledyne Technologies|Teledyne Energy Systems]] e [[Aerojet Rocketdyne]]. Inoltre verrebbe aggiunto uno strato di ossido sulla sorgente di calore per permettere un aumento delle temperature nelle giunzioni calde.<ref name=":3" /><ref name=":4" /><ref name=":5" />

Riga 92:

|-

!Temperatura delle giunzioni calde

|530° °C

|600° °C

|-

!Temperatura delle giunzioni fredde

| colspan="2" |200° °C

|-

!Potenza all’inizio di una missione

Riga 126:

|}

== Galleria d'immagini ==

<gallery mode="packed">

File:MMRTG-2.png|

Riga 134:

File:MMRTG-Work.png|

</gallery>

== Note ==

<references />

== Voci correlate ==

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== Altri progetti ==

{{interprogetto}}

{{Interprogetto|commons=Category:Radioisotope thermoelectric generators}}

== NoteCollegamenti esterni ==

* [https://solarsystem.nasa.gov/rps/docs/MMRTG%20Fact%20Sheet%20update%2010-2-13.pdf MMRTG Fact Sheet update 10-2-13] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170126030534/https://solarsystem.nasa.gov/rps/docs/MMRTG%20Fact%20Sheet%20update%2010-2-13.pdf |date=26 gennaio 2017 }} (per un'infarinatura generale sul MMRTG)

<references />

== Riferimenti esterni ==

* [https://solarsystem.nasa.gov/rps/docs/MMRTG%20Fact%20Sheet%20update%2010-2-13.pdf MMRTG Fact Sheet update 10-2-13] (per un'infarinatura generale sul MMRTG)

{{Portale|astronautica|energia nucleare}}

[[Categoria:Astronautica]]