Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator: differenze tra le versioni
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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}}</ref>
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== 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 2 elementi maggiori: una sorgente di calore, che contiene [[Plutonio|<sup>238</sup>Pu]], 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 di potenziale]].<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 -
Il MMRTG è disegnato 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|PuO<sub>2</sub>]], [[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 kg di [[diossido di plutonio]] (<sup>238</sup>Pu + O<sub>2</sub> → PuO<sub>2</sub>), che inizialmente forniscono 2 kW di [[energia termica]], convertiti in 110 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 2 sonde [[Programma Viking|Viking]] che atterrarono su [[Marte (astronomia)|Marte]] nel [[1976]]. Le termocoppie, in un MMRTG, sono costituite da ''[[piombo]]'' e ''[[tellurio]]''.▼
▲Un MMRTG contiene in totale 4,8 kg di [[diossido di plutonio]] (<sup>238</sup>Pu + O<sub>2</sub> → PuO<sub>2</sub>), che inizialmente forniscono 2 kW di [[energia termica]], convertiti in 110 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 2 sonde [[Programma Viking|Viking]] che atterrarono su [[Marte (astronomia)|Marte]] nel [[1976]]. Le termocoppie, in un MMRTG, sono costituite da ''[[piombo]]'' e ''[[tellurio]]''.
Un generatore di questo tipo ha un [[diametro]] di circa 64 cm (dalla punta di una pinna all’altra), ed è [[Altezza (geometria)|alto]] 66 cm, con una [[Massa (fisica)|massa]] di 45 kg.<ref name=":0" />
=== Elementi di sicurezza ===
Negli MMRTG il combustibile viene mantenuto a tassi di [[vaporizzazione]] molto bassi, limitando la generazione di [[Polvere|polveri]] respirabili, ed è altamente [[Solubilità|insolubile]]. Il suo rivestimento è in iridio, che evita la sua [[Contaminazione radioattiva|contaminazione]], protezione da impatti e resistenza alla [[corrosione]], oltre ad avere un elevato [[punto di fusione]], ovvero 2400° [[Grado Celsius|C]], ed è resistente ad una [[Pirotecnica|carica pirotecnica]] di 6 kg.<ref name=":1" /><ref name=":2" />
=== 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] solo per scopi governativi, pertanto non è disponibile al [[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}}</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 ospitato [[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]] da 2 rocce marziane, oltre ad aver percorso più di 1,6 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>
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