Wird die Monderkundung eine ganze Menge RTGs brauchen? Wenn ja, haben sie schon damit begonnen, die RTG-Reaktoren hochzufahren?

Wir verwenden keine RTGs

Ein 100-500-Watt-RTG wäre völlig unzureichend, um einen Mondrover mit Menschen darin anzutreiben.

Dieses Papier beschreibt den Energieverbrauch des von Apollo verwendeten Lunar Roving Vehicle:

Energetische Effizienzbewertung der Lunar Roving Vehicles mit Computersimulation

Verbraucht zwischen 10-12kWh/100km. Denken Sie daran, dass dies ein extrem leichtes Fahrzeug mit offenem Rahmen ohne Wissenschaft oder Bohrausrüstung war. Eine Stunde Aufladen von einem RTG im Perseverance-Stil (100 W) würde Ihnen etwa 1 km Fahrt im LRV bringen. Ein moderner Rover mit einem unter Druck stehenden Personenabteil und vernünftigen Grab-/Bohr-/Wissenschaftswerkzeugen wird mindestens eine Größenordnung leistungshungriger sein. Perseverance selbst kann bis zu 900 W gleichzeitig verbrauchen, und seine Energie muss sorgfältig budgetiert werden.

Angesichts all dessen hat die NASA Pläne für Spaltkraftwerke für diese Anwendungen:

Kernspaltungssystem zur Energieerkundung auf der Mondoberfläche und darüber hinaus

Diese kleinen Spaltungsreaktoren verwenden Uran und haben keine Plutoniumbeschaffungsprobleme. Sie produzieren auch mindestens ein Kilowatt Leistung und könnten im Wesentlichen jede größere Größe haben. Der kleinste von ihnen wiegt derzeit 5700 kg, was für einen Rover machbar ist$\frac{1}{6}$g, und zweifellos werden sie kleiner und leichter, wenn sie sich entwickeln. Ein Fahrzeug wie Lunar Starship könnte zehn von ihnen bei einer Landung ausliefern.

Die Zukunft der Monderkundung und -kolonisation wird eine Mischung aus Solar- und Spaltenergie sein.

Die vorherige Antwort ist großartig. Wie in den Kommentaren erwähnt, gibt es jedoch eine 2-wöchige Nacht auf dem Mond. Ja ja, obwohl der Tag auch ziemlich lang ist, ist die Nacht lang genug, um die Monderkundung zu stören, also ist es keine praktikable Option.

Hier sind die folgenden zusätzlichen Gründe von Forbe – die NASA sucht nach ein paar guten Atomwaffen :

Chemische Brennstoffe und Sonnenkollektoren werden nicht mehr ausreichen, um die Anforderungen der bemannten Weltraumforschung zu erfüllen oder einen Außenposten auf einer fremden Welt mit Strom zu versorgen. Mondnächte sind -280 ° F und dauern 14 Tage. Auch die Batterien, um Solarstrom für 14 Tage zu speichern, wären unerschwinglich schwer. Die Menge an fossilem Brennstoff, die benötigt würde, um diese Nächte zu überleben, wäre ein unerschwinglich großes Gewicht. Allein ein 55-Gallonen-Fass Erdöl mit einem Gewicht von etwa 400 Pfund würde etwa 5 Millionen US-Dollar kosten, um in den Weltraum gehoben zu werden. Und es würde nicht lange dauern.

Darüber hinaus stellt derselbe Artikel fest, dass Kernspaltungsreaktoren benötigt werden, insbesondere für jede Weltraumforschung. In Anbetracht der Tatsache, dass die Menschen noch mehr von unserem Sonnensystem erforschen wollen, werden wir wahrscheinlich diese Kernreaktoren einrichten, um uns dabei zu helfen, eine Menge Energie zu liefern, die wir unabhängig vom Sonnenlicht benötigen.

Es wird also ein echter Kernspaltungsreaktor benötigt, der viele Jahre lang kontinuierliche Kettenreaktionen durchführt.

Das Fission-Surface-Power-Projekt wird von der NASA in Zusammenarbeit mit dem Department of Energy (DOE) und dem Idaho National Laboratory (INL) gesponsert, um bis Ende des Jahres eine langlebige, leistungsstarke, sonnenunabhängige Energiequelle für NASA-Missionen auf dem Mond zu etablieren des Jahrzehnts sowie mögliche nachfolgende Missionen. Die Angebotsanfrage zielt auf das anfängliche Systemdesign ab.

Die im vergangenen Monat veröffentlichte Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen fordert Ideen für einen flugbereiten kleinen Kernspaltungsreaktor auf, der mit schwach angereichertem Uran betrieben wird. Das Kernspaltungs-Oberflächenenergiesystem sollte in der Lage sein, 40 kWe Dauerleistung für mindestens 10 Jahre in der Mondumgebung bereitzustellen.

Es muss in eine Startkonfiguration mit einem Zylinder mit einem Durchmesser von 12 Fuß und einer Länge von 18 Fuß passen und wiegt weniger als 13.300 Pfund. Es sollte sich auch selbstständig ein- und ausschalten können. Der FSP sollte in der Lage sein, vom Deck eines Mondlanders aus zu operieren oder vom Lander entfernt, auf einem mobilen System platziert und zum Betrieb zu einem anderen Mondstandort transportiert zu werden.

Aus Wikipedia - Atomkraft im Weltraum :

Spaltenergiesysteme können verwendet werden, um die Heiz- oder Antriebssysteme eines Raumfahrzeugs mit Energie zu versorgen. In Bezug auf den Heizbedarf, wenn Raumfahrzeuge mehr als 100 kW an Energie benötigen, sind Spaltungssysteme viel kostengünstiger als RTGs .

Von hier aus können wir sehen, dass die Kernspaltung besser ist als RTGs.

Jedoch:

Weltraumforscher werden einen Spaltreaktor brauchen, wahrscheinlich eine Sammlung davon. Leider beschränkte die NASA jahrzehntelang ihre Produktion von nuklear erzeugtem Strom im Weltraum auf RTGs und beurteilte Spaltreaktoren als zu teuer und politisch heikel für die Entwicklung. Da Astronauten auf eine niedrige Erdumlaufbahn beschränkt waren, reichte außerdem Sonnenenergie aus, um die ISS mit Energie zu versorgen.

_{Ein im Glenn Research Center der NASA ausgestellter Prototyp der Spaltenergie. Der Reaktorkern befindet sich unten, die Wärmerohre in der Mitte und die Stirling-Energiewandler oben. Ein Stirling-Kolbenmotor erzeugte 2018 in einem Test namens KRUSTY für Kilopower Reactor Using Stirling Technology Strom. Bildnachweis: NASA}

Jetzt berücksichtigt die NASA Spaltreaktoren in ihren Plänen zur Erforschung von Menschen und legt im Rahmen eines Projekts namens Kilopower den Grundstein für eine zukünftige Flugdemonstration der Technologie.

Es wird auch von WorldNuclear.org - Nuclear Reactors for space gesagt, dass:

RTGs werden verwendet, wenn Raumfahrzeuge weniger als 100 kW benötigen. Darüber hinaus sind Spaltsysteme viel kostengünstiger als RTGs.

Insgesamt sind Kernspaltungsanlagen teuer im Bau, aber billig im Betrieb und sehr effizient, während RTGs weniger teuer und ziemlich ineffizient sind, da der Hauptnachteil ihrer Verwendung ihre geringe Umwandlungseffizienz von Wärme in elektrische Energie ist . RTGs können etwa 14 Jahre laufen , während Spaltreaktoren 60 Jahre halten können . RTGs können weiterhin verwendet werden, aber sie könnten in Zukunft durch Spaltreaktoren ersetzt werden. Beachten Sie, dass sich RTGs als ziemlich zuverlässig erwiesen haben, daher bin ich mir im laufenden Jahr nicht sicher, wie sich die Zukunft von RTGs im Vergleich zur Kernspaltung entwickeln wird, aber es ist wahrscheinlich, dass sie sich in Richtung Spaltreaktoren bewegen wird.