Gelernte Lektionen - Was kann das Design von Raumfahrt-Stromversorgungssystemen antarktischen Fernerkundungssystemen beibringen?

(Haftungsausschluss: Ich bin kein Ingenieur für kalte Umgebungen, aber ich arbeite um sie herum)

Es gibt nicht so viel Spielraum für Transfers, wie zunächst angenommen werden könnte. Schauen wir uns die Kommentare von @ventsyv genauer an.

Eine kürzlich durchgeführte Studie untersuchte Energieoptionen für abgelegene Standorte in der Antarktis (dh solche, die nur gelegentlich von Menschen besucht werden und die ein oder zwei Jahre ohne Wartung auskommen können). Sie kamen zu dem Schluss, dass Solarenergie großartig ist, wenn sie funktioniert, aber nur etwa ein Drittel des Jahres nützlich ist. Denken Sie daran, dass das Schlimmste, mit dem eine solarbetriebene Raumsonde normalerweise zu kämpfen hat, kurze Sonnenfinsternisse oder, im Falle eines Landers, mehrere Stunden nächtliche Abschaltungen sind. Im Vergleich dazu wird ein Standort in der Antarktis einen Stromausfall erleiden, der mehrere Monate lang sein kann, mit sehr langen Nachtzyklen und Dämmerungsperioden auf beiden Seiten. Die engste Analogie hier ist ein Langzeit-Marslander; Spirit/Opportunity hatte jedoch genug Probleme mit Wintertageslicht am ÄquatorStandorte, und Mars Polar Lander/Phoenix sollten den Winter überhaupt nicht überleben.

RTGs sind theoretisch eine Lösung für dieses Problem, werden aber in der Antarktis nicht mehr verwendet. Die Amerikaner setzten sie bereits in den 1960er Jahren für abgelegene Wetterstationen ein, entfernten die letzten aber in den 1990er Jahren . Die Sowjets verwendeten sie in großem Umfang, und die letzten vier wurden erst vor ein paar Jahren geborgen. Abgesehen von den Kosten- und Sicherheitsfragen (unbeaufsichtigtes Röntgenmaterial ist heutzutage sehr, sehr unbeliebt!), bleibt auch eine gewisse offene Frage nach den regulatorischen Rahmenbedingungen. Der Antarktisvertrag verbietet RTGs nicht (oder überhaupt Atomkraft im Allgemeinen - die USA betrieben früher einen "echten" Reaktor in McMurdo), aber er erfordert ziemlich gründliche Umweltverträglichkeitsstudien und verbietet das Hinterlassen von Atommüll. Ich kann mir vorstellen, dass Sie, wenn Sie keinen sehr klaren Plan zum Entfernen des RTG nach dem Gebrauch haben, Probleme haben würden, seine Verwendung zu genehmigen.

Außerhalb der Weltraumumgebung gibt es mehr Flexibilität für alternative Energiequellen; Die Studie erwähnt herkömmliche Dieselgeneratoren und thermoelektrische Propangeneratoren, die beide ohne eine Sauerstoffatmosphäre nicht praktikabel wären. Windkraftanlagen können ebenfalls verwendet werden; Auch hier brauchen Sie eine gewisse Atmosphäre! Die AGO-Stationen nutzen im Winter durch Wind ergänzten Solarstrom, bei ruhigem Wetter eine zweitägige Batterie, und die Betreiber nehmen einfach in Kauf, dass die Anlage aufgrund längerer ungünstiger Wetterbedingungen manchmal abgeschaltet wird. Aber es wird wahrscheinlich wieder online kommen. Wenn das Ganze nicht wieder anspringt, was unwahrscheinlich, aber möglich ist, können Sie "na ja" sagen und jemanden einfliegen, der es im Sommer wieder anspringt.

Für kleinere „place and forget“-Geräte mit minimalem Strombedarf ist es am einfachsten, nur herkömmliche Batterien zu verwenden. Diese Sonden haben zum Beispiel acht D-Zellen-Batterien mit einer Lebensdauer von zwei Jahren – sie können sogar von der Stange erworben werden – und da die Einheit vorher von Schnee begraben werden soll, werden zwei Jahre als fein angesehen. Alternativ, wenn die Einheiten zugänglich sind, würde eine zwei- oder dreijährige Lebensdauer für eine entfernte Installation es recht praktisch machen, einen Batteriewechsel nach Bedarf zu planen. Die meisten Batterien sind bis etwa -40 ° C gut, was sehr tiefe Feldoperationen (die -70 ° C betragen könnten) ausschließen würde, aber für Arbeiten an der Küste angemessen ist. Ebenso ist Elektronik bis -40°C quasi von der Stange erhältlich, oder mit ziemlich einfacher Ausrüstung umgebaut. Dies unterstreicht, dass nicht unbedingt spezielle Batterien und Elektronik benötigt werden. Das AGO-Papier stellt fest, dass elektrische Geräte in „industrieller“ Qualität normalerweise bis -40 ° C in Ordnung sind, mit schlechteren Temperaturen zurechtkommen und bei viel niedrigeren Temperaturen problemlos unbeaufsichtigt bleiben können, wenn sie ausgeschaltet und allmählich abgekühlt werden.

Interessanterweise heben die Einwegsonden jedoch einen unerwarteten Teil des Technologietransfers hervor - der verwendete Fallschirm war der gleiche Typ, der für Viking verwendet wurde!

Ich glaube nicht, dass es überhaupt viele Überschneidungen gibt.

Es gibt 2 Arten von Energiesystemen, die für die Weltraumforschung verwendet werden - Solar und RTGs.

Sonnenkollektoren werden in der Antarktis, wo Wolken und Whiteouts üblich sind, nicht gut abschneiden.

RTGs erzeugen relativ wenig Strom und sind teuer, daher für terrestrische Anwendungen nicht praktikabel.

Die Umgebungen sind zu unterschiedlich für direkte Parallelen.