มาทำความรู้จักกับ "Kilopower" อนาคตของแหล่งพลังงานสำหรับการเดินทางสำรวจอวกาศอันไกลโพ้นและการเริ่มก่อตั้งนิคมบนดาวดวงอื่นของมนุษยชาติ 😃👍
ด้วยขนาดที่เล็ก น้ำหนักที่เบา และสามารถให้พลังงานเพียงพอต่อบ้านทั้งหลังเป็นเวลานับ 10 ปี มันจึงเหมาะมากกับการเป็นแหล่งพลังงานสำหรับใช้ในอวกาศ
สามารถเป็นได้ทั้งแหล่งพลังงานให้กับยานอวกาศ หรือชุมชนก่อตั้งใหม่ที่ดาวเคราะห์อันไกลโพ้น
การสำรวจอวกาศนั้นปัจจัยที่เป็นข้อจำกัดในการออกแบบยานสำรวจก็คือแหล่งพลังงานของยาน ซึ่งปัจจุบันมี 2 รูปแบบคือ
1. การใช้แผงโซล่าเซลล์ ซึ่งเมื่อยานเดินทางไกลออกจากดวงอาทิตย์ แสงที่ริบหรี่ก็ไม่เพียงพอที่จะให้พลังงานให้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ ภายในยานได้
2. การใช้พลังงานความร้อนจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี เช่น ยูเรเนียม-325 ตัวอย่างการใช้งานก็เช่นในยานวอยเอจเจอร์ เป็นต้น
ส่วนประกอบของเซลพลังงานในยานวอยเอจเจอร์
ซึ่งเซลล์พลังงานแบบที่ใช้ในยานวอยเอจเจอร์นี้ก็ให้พลังงานอันน้อยนิดในระดับไม่กี่สิบวัตต์
ดังนั้น NASA จึงได้ริเริ่มโครงการ Kilopower หนึ่งในโปรแกรม Game Changing Development หรือ GCD โปรแกรมสำหรับการค้นหาและนำเทคโนโลยีพลิกเกมส์นำสู่การใช้งานจริง
ทั้งนี้เพื่อหาแนวทางการพัฒนาแหล่งพลังงานระดับกิโลวัตต์ (1,000 วัตต์ขึ้นไป) สำหรับใช้ในภารกิจสำรวจอวกาศในอนาคต รวมถึงการเดินทางไปดาวอังคารในวันข้างหน้าด้วย
หน้าตาของตัวต้นแบบ
ปัจจุบันความก้าวหน้าของโครงการอยู่ในระดับ near-term technology effort หรือใกล้กับการนำมาใช้งานจริงแล้ว โดยได้มีการเริ่มทดสอบอุปกรณ์อยู่ที่ทะเลทรายของมลรัฐเนวาดากันแล้ว
โดยโครงการนี้เป็นการร่วมมือกันระหว่าง NASA และกระทรวงพลังงานของสหรัฐฯ
ซึ่งแนวคิดการนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ในโครงการอวกาศนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่โดยในช่วงทศวรรษที่ 60 อดีตสหภาพโซเวียตก็เคยมีการวิจัยในการนำพลังงานนิวเคลียนร์มาใช้เป็นแหล่งพลังงานให้กับยานอวกาศ
สำหรับเจ้า Kilopower นี้หลักการคือ ในส่วนแกนให้พลังงานจะเหมือนกับเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในปัจจุบันนั่นคือแกนเป็นเชื้อเพลิงยูเรเนียมเสริมสมรรถนะอยู่ในแท่งโลหะโมลิดินั่ม
ส่วนประกอบของเครื่องต้นแบบขนาด 1 กิโลวัตต์
ตัวเปลือกแกนทำจากเบอริลเรียมออกไซด์ที่ใช้ในการสะท้อนนิวตรอนเพื่อรักษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ และใช้แท่งโบรอนคาร์ไบด์เป็นตัวดูดซับนิวตรอนที่จะถูกดึงออกเมื่อต้องเดินเครื่อง
การเปิดเครื่องนั้นก็แสนง่ายดายแค่ดึงแท่งโบรอนคาร์ไบด์ลง
และท่อนำความร้อน (Heat Pipe) ที่ทำจากโลหะพิเศษก็จะนำความร้อนไปยังอุปกรณ์แปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าที่เรียกว่า stirling power converter
ซึ่งเจ้า stirling power converter อาศัยหลักการทำงานแบบเดียวกับเครื่องยนต์ stirling ซึ่งใช้ผลต่างของอุณภูมิฝั่งด้านร้อนและด้านเย็นในการทำงาน
หลัการทำงานของ stirling engine
และส่วนที่ดูคล้ายร่มของ Kilopower นี้จึงใช้ทำหน้าที่ในการระบายความร้อนให้กับ stirling power converter นั้นเอง
แผ่นครีบระบายความร้อนที่หน้าตาดูเหมือนร่ม
ด้วยหลักการทำงานที่ไม่ซับซ้อนไม่ต้องใช้อุปกรณ์มากมายเหมือนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เจ้า Kilopower นี้จึงมีขนาดเล็ก โดยตัวขนาด 10 กิโลวัตต์จะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงครึ่งเมตร และทั้งชุดมีน้ำหนักเพียง 1.5 ตัน
สำหรับการนำไปใช้งานกับฐานปฏิบัติการบนดาวเคราะห์นั้นก็แสนง่าย เพียงนำส่วนแกนปฏิกรณ์ฝังดินเพื่อกันรังสีและให้ส่วนครีบระบายความร้อน (Radiator) โผล่พ้นดิน
ภาพจำลองฐานปฏิบัติการบนดาวอังคาร
ทั้งนี้มีเพื่อนสมาชิกถามว่าใช้บนโลกได้ไหม คำตอบก็คือได้ครับ แต่คงไม่คุ้มราคาแน่ ๆ เพราะคงแพงเอาเรื่องเมื่อเทียบกับไฟฟ้าที่ได้มา เพราะประสิทธิภาพของ stirling power converter นั้นต่ำ
แต่ทำไมเราถึงยังจะใช้ Kilopower ในภารกิจสำรวจอวกาศละ?
ก็เพราะว่ามันเล็กและเบากว่าเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์กว่ามากนั่นเอง ต่อให้เป็นเตาขนาดเล็กแบบที่ใช้ในเรือดำน้ำนิวเคลียร์ก็ยังใหญ่และหนักเกินกว่าจะขนขึ้นไปบนอวกาศได้อยู่ดี
ท้้งนี้ถ้าหากสามารถทำให้มีขนาดใหญ่พอที่จะให้พลังงานกับเครื่องยนต์ไออนได้ก็น่าจะทำให้การสำรวจอวกาศห้วงลึกมีความเป็นไปได้มากกว่า การที่ต้องรออาศัยแรงโน้มถ่วงจากดาวพฤหัสและดาวเสาร์ช่วยเหวี่ยงยานสำรวจออกนอกระบบสุริยะ
ก็นับว่าเป็นอีกหนึ่งความก้าวหน้าที่จะมาทำให้การออกไปสำรวจอวกาศของมนุษย์เรามีความเป็นไปได้มากขึ้น ก็หวังว่าจะได้เห็น NASA นำมาใช้งานในเร็ววันนี้ 😉
- 11
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
