גנרטור רדיואיזוטופי תרמואלקטרי

תרשים חתך של RTG בשימוש שנעשה בגשושיות גלילאו, יוליסס, קאסיני וניו הורייזונס

גנרטור רדיואיזוטופי תרמואלקטרי (באנגלית: radioisotope thermoelectric generator; בראשי תיבות: RTG) הוא מחולל המפיק כוח חשמלי מדעיכה רדיואקטיבית. במתקנים מסוג זה, החום הנפלט מהחומר הרדיואקטיבי מומר לחשמל דרך אפקט סיבק, בעזרת צמד תרמי.

גנרטורים מסוג זה מסוגלים לספק זרם חשמל יציב לאורך שנים רבות. הם משמשים כמקור כוח למתקנים בלתי מאוישים, כגון מגדלורים שנבנו בעבר בברית המועצות. מספר קוצבי לב ישנים כוללים RTG; כיום, מרבית קוצבי הלב משתמשים בסוללת ליתיום-יון. גנרטורים כאלו מספקים כוח גם למשימות חלל שונות, לרבות לוויינים, גשושיות (בכללן צמד החלליות וויאג'ר וניו הורייזונס) ורוברים (בכללם קיוריוסיטי).

עקרון עבודה

המחולל בנוי ממכל עמיד המכיל בתוכו את החומר הרדיואקטיבי, יסוד רדיואקטיבי, כמו פלוטוניום, הוא יסוד לא יציב, אשר דועך ובסופו של תהליך הדעיכה, הוא הופך לאיזוטופ יציב של עופרת. תהליך הדעיכה הזה מייצר חום רב. צמדים תרמיים ממוקמים בקירות המכל והם מחוברים אל תוכנו החם מצידם האחד ולצלעות קירור מצידם השני. הפרש הטמפרטורות בין הדלק הרדיואקטיבי החם לצלעות הקירור הקרות גורם ליצירת מתח חשמלי בצמד התרמי, שמאפשר זרימת זרם חשמלי וביצוע עבודה. החומר הרדיואקטיבי הוא לרוב פלוטוניום-238 מכיוון שהוא דורש את מינימום עמידות חומר המכל ויש לו את תוחלת החיים הגדולה ביותר. יש לו זמן מחצית החיים של 88 שנים, כך שהוא מספיק טוב עבור משימות מחקר של מערכת השמש. עם זאת, הצמדים התרמיים מאבדים מאמינותם והם מקצרים את זמן החיים של גנרטור כזה. בארצות הברית, המחוללים הללו הם בדרך כלל מטיפוס SNAP והם שימשו במשימות חלל שונות.

שימושים במשימות חלל

האפשרות להשתמש באנרגיה סולארית מוגבלת בחלל. הן בגלל מרחק רב מהשמש המוריד את הניצולת עבור חלליות, והן בגלל מעברי יום-לילה, ובלאי של מצברים עבור רוברים על כוכבי לכת שונים (בעיקר על מאדים). מסיבות אלו רווח השימוש במחולל תרמואלקטרי במשימות חלל שונות, ומהווה פתרון אמין המספק הספק חשמלי יציב, לאורך זמן ארוך, ובמקרים מסוימים אף לעשרות שנים. הגנרטור הרדיואיזוטופי הוא הפתרון המועדף במשימות חלל שצורכות כמה מאות ואט לכל היותר.

בחללית פיוניר 10 ששוגרה ב-1972, המחולל החזיק 31 שנים.
פיוניר 11
ויקינג 1
ויקינג 2
גלילאו
קיוריוסיטי (רובר)
פרסווירנס (רובר)
בחלליות וויאג'ר 1 ווויאג'ר 2 המחולל פועל מאז 1977, אך נראה שיפסיק לספק אנרגיה מספקת בין 2020 ל-2026^[1].