Radionuklid-Heizelement

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Schnittbild durch ein RHU-Heizelement
Bestandteile einer RHU, als Vergleichsgröße dient eine US 1-Cent-Münze.

Radionuklid-Heizelemente werden in der Raumfahrt verwendet und liefern durch den Zerfall einer kleinen Menge eines Radionuklids Wärme zur Beheizung kälteempfindlicher Teile einer Raumsonde, eines Landers oder eines Rovers.

Abgrenzung zu Radionuklidbatterien[Bearbeiten]

Im Gegensatz zu Radionuklidbatterien, die primär zur Stromerzeugung verwendet werden, steht bei Heizelementen die Zerfallswärme durch Radioaktivität im Vordergrund. Damit werden empfindliche Ausrüstungsgegenstände (z.B. Elektronik) in Raumflugkörpern geheizt. Radionuklidbatterien haben einen geringen Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Zerfallswärme in Elektrizität, der nicht umgewandelte Teil der Leistung kann aber auch zum Heizen genutzt werden.

Aufbau[Bearbeiten]

Je nach Missionslänge, Wärmebedarf und anderer Kriterien ist die Verwendung verschiedener Radioisotope möglich. Die von den Vereinigten Staaten hergestellten RHU (Radioisotope Heater Unit) enthalten jeweils ein Pellet aus 2,7 g Plutoniumdioxid. Dieser "Brennstoff" ist von einer Hülle aus einer Platin-Rhodium-Legierung umgeben, die sich in einer Isolierung aus Graphit und diese wiederum in einem Hitzeschild aus demselben Material befindet. Die Gesamtmasse eines einzelnen RHU, einschließlich Abschirmung, beträgt ungefähr 40 Gramm. Eine RHU ist 3,2 cm lang und hat 2,6 cm Durchmesser, die Wärmeleistung beträgt 1 Watt.[1].

Verwendung[Bearbeiten]

Im kalten äußeren Sonnensystem verwenden Raumsonden und Lander oft an kälteempfindlichen Stellen Radionuklid-Heizelemente, selbst wenn sie ihre elektrische Energie aus RTGs beziehen. Bei batteriebetriebenen Eintauch- und Landerkapseln im äußeren Sonnensystem ist die Verwendung von Radionuklid-Heizelementen bisher Standard, um ein Auskühlen zu verhindern. Der Batteriestrom dieser Kapseln reicht nämlich nur für die relativ kurze Messphase. Im inneren Sonnensystem nutzen Lander und Rover auf Planeten und Monden Radionuklid-Heizelemente, um bei fehlender Sonneneinstrahlung nicht auszukühlen, selbst wenn sie tagsüber ihre Energie aus Solarzellen beziehen. Akkusysteme für das Speichern der Energie zur Beheizung während der Nacht sind oft zu schwer.

Die sowjetischen Lunochod-Mondrover verwendeten Heizelemente mit Polonium 210Po[2], die amerikanischen Marsrover und Sonden verwenden dagegen Plutonium 238Pu in ihren Heizelementen. Der chinesische Yutu Rover des Chang’e-3 Mondlanders verwendet auch Plutonium 238Pu in seinen Heizelementen, um während der 14-tägigen Mondnacht nicht auszukühlen.[3]

Weltraumanwendungen von Radionuklid-Heizelementen[3][4][5]
Jahr Name Mission Anzahl Radioisotop
1969 15 Watt RHU EASEP 2 238Pu
1970 V3-R70-4 Lunochod 1 ? 210Po
1972 RHU Pioneer 10 12 238Pu
1973 V3-R70-4 Lunochod 2 ? 210Po
1973 RHU Pioneer 11 12 238Pu
1977 RHU Voyager 1 9 238Pu
1977 RHU Voyager 2 9 238Pu
1989 RHU Galileo Orbiter 103 238Pu
1989 RHU Galileo-Probe 17 238Pu
1996 RHU Mars Pathfinder Rover 3 238Pu
1997 RHU Cassini Orbiter 82 238Pu
1997 RHU Huygens Lander 35 238Pu
2003 RHU Spirit 8 238Pu
2003 RHU Opportunity 8 238Pu
2011 RHU Mars Science Laboratory ? 238Pu
2013 ? Yutu ? 238Pu

Quellen[Bearbeiten]

  1. DOE: Radioisotope Heating Unit, Abgerufen: 24. Mai 2012
  2. http://www.bernd-leitenberger.de/luna.shtml Bernd Leitenberger: Das Luna Programm, Abgerufen: 24. Mai 2012
  3. a b Günther Glatzel: Chang'e 3 auf dem Weg zum Mond, in Raumfahrer.net, Abgerufen 1. Dezember 2013, Datum: 3. Dezember 2013
  4. http://space.skyrocket.de/doc_sat/nuclear.htm Guenter's Space Page: Nuclear Powered Payloads, Abgerufen: 24. Mai 2012
  5. http://solarsystem.nasa.gov/rps/rhu.cfm NASA: Radioisotope Power Systems, Radioisotope Heater Unit, Abgerufen: 24. Mai 2012

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: RHU – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien