Warum verwendet Curiosity ein RTG anstelle von Solar (wie es Spirit und Opportunity tun) für die Stromversorgung?

In der Umweltverträglichkeitserklärung des Mars Science Laboratory wurden zwei Alternativen (RTG oder Solar) untersucht . Zusammenfassend würden Solaranlagen die MSL auf einen Betrieb zwischen 5 ° N und 20 ° N und für ein Marsjahr nur bei genau 15 ° N beschränken, während RTGs es zulassen würden, mindestens ein Marsjahr lang irgendwo ab 60 ° zu arbeiten S bis 60°N.

Ab Seite 2-1 (PDF Seite 35):

Vorgeschlagene Aktion (Alternative 1, bevorzugte Alternative der NASA) (...) Der vorgeschlagene MSL-Rover würde ein Radioisotopen-Stromversorgungssystem als primäre elektrische Energiequelle für den Betrieb und die Durchführung von Wissenschaft auf der Marsoberfläche verwenden. (...)

Alternative 2 (...) Der alternative MSL-Rover würde Solarenergie als primäre Stromquelle nutzen, um auf der Marsoberfläche zu operieren und Wissenschaft zu betreiben. (...)

Von besonderem Interesse ist Tabelle 2-5 auf Seite 2-36 (PDF Seite 70):

^{MSL-Alternativfähigkeiten, wie von der NASA untersucht.}

Begleittext unterhalb der Tabelle:

Alternative 1. Der MMRTG-betriebene Rover wäre in der Lage, alle in Tabelle 2-1 zusammengefassten angestrebten Betriebsfähigkeiten zu erreichen, einschließlich der Landung an einem wissenschaftlich interessanten Ort zwischen 60° südlicher und 60° nördlicher Breite und Betrieb und Durchführung von Wissenschaft für at mindestens ein Marsjahr.

Alternative 2. In den meisten Breiten auf dem Mars wäre die Zeit, in der ein solarbetriebener Rover wissenschaftliche Operationen durchführen könnte, durch die Fähigkeit der Solaranlage begrenzt, ausreichend Strom zu erzeugen, damit der Rover die extreme thermische Umgebung überleben kann. In Breitengraden auf dem Mars zwischen 60° Süd und 5° Nord und zwischen 20° Nord und 60° Nord hätte ein solarbetriebener Rover entweder nicht genug Energie, um überhaupt zu operieren, oder er wäre nicht in der Lage, lange genug zu überleben, um auch nur das zu erreichen minimale Wissenschaft. Ein solarbetriebener Rover könnte mindestens ein halbes Marsjahr in Betrieb sein und nur auf Breitengraden von etwas über 5° Nord bis etwas unter 20° Nord die minimalen wissenschaftlichen Fähigkeiten erreichen, und er könnte ein ganzes Marsjahr lang in Betrieb sein und die volle Leistung erbringen Wissenschaftsziele nur auf 15° nördlicher Breite.

Weitere Einzelheiten, einschließlich einer detaillierten Beschreibung beider (und anderer) Alternativen sowie einer Berücksichtigung nichtwissenschaftlicher Faktoren, finden Sie in der Umweltverträglichkeitserklärung des Mars Science Laboratory, Band 1 und Band 2 . Zu den nichtwissenschaftlichen Faktoren gehören Umweltbedenken, die für Solar sprechen – erheblich geringeres Risiko im Falle eines katastrophalen Startfehlers (siehe auch diese Frage zu RTG-Alternativen ).

Ich habe zwar noch keine explizite Bestätigung für meine Erinnerung daran gefunden, aber die Erklärung, an die ich mich erinnere, ist, dass Sonnenkollektoren nicht genügend Strom liefern würden, um den Rover und die darauf befindlichen Instrumente zu betreiben, und dennoch in das Missionsprofil passen würden. Das Curiosity/Mars Science Laboratory ist viel größer und massiver und verfügt über mehr Instrumente als die vorherigen Mars-Rover. Dadurch ist der Leistungsbedarf deutlich höher. Die derzeitige Solartechnologie reicht nicht aus, um den Rover mit Strom zu versorgen. Sonnenkollektoren zur Bereitstellung ausreichender Energie hätten wahrscheinlich die Größe und das Gewicht des Raumfahrzeugs so stark erhöht, dass die Mission unmöglich geworden wäre.

Die folgende Aussage aus dem MSL-Missionsprofil unterstützt das Obige nicht ganz explizit, geht aber etwas auf die Angelegenheit ein:

Der Rover wird ein Radioisotop-Energiesystem tragen, das Strom aus der Hitze des radioaktiven Zerfalls von Plutonium erzeugt. Diese Energiequelle verleiht der Mission eine Betriebslebensdauer auf der Marsoberfläche von einem vollen Marsjahr (687 Erdtage) oder mehr, während sie gleichzeitig eine erheblich größere Mobilität und betriebliche Flexibilität, eine verbesserte wissenschaftliche Nutzlastfähigkeit und die Erforschung eines viel größeren Bereichs von Breitengraden bietet und Höhen, als dies bei früheren Missionen zum Mars möglich war.