Το όχημα Rover: “Perseverance” στον Άρη είναι ηλεκτροκίνητο με δυο επαναφορτιζόμενες μπαταρίες ιόντων λιθίου. Οι ανάγκες του οχήματος αυτού σε ενέργεια είναι σημαντικές και είναι δυο ειδών (α) ανάγκες σε ηλεκτρική ισχύ και (β) ανάγκες σε θερμότητα. Η ηλεκτρική ισχύς είναι απαραίτητη για την κίνηση του οχήματος αλλά και για τη λειτουργία όλων των ηλεκτρονικών διατάξεων και συσκευών που είναι ενσωματωμένες.
Η θερμότητα είναι απαραίτητη για να αντιμετωπίζονται όλες οι απώλειες θερμότητας σε ένα τόσο ψυχρό περιβάλλον όπως εκείνο στον Άρη, ώστε τα διάφορα όργανα και οι συσκευές πάνω στο όχημα να έχουν ανεκτές, σύμφωνα με τις προδιαγραφές λειτουργίας τους, θερμοκρασίες. Οι μπαταρίες αποδίδουν την εκάστοτε απαραίτητη ηλεκτρική ισχύ, χρειάζονται όμως συνεχή φόρτιση.
Η φόρτιση των μπαταριών και η παραγωγή της απαιτούμενης για το όχημα θερμότητας παρέχεται από μια πυρηνική μονάδα παραγωγής την MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator). Η μονάδα αυτή είναι μια θερμιονική γεννήτρια συνεχούς ρεύματος τοποθετημένη στο πίσω μέρος του οχήματος ούτως, ώστε τυχόν διαφεύγουσα ακτινοβολία να μην επηρεάζει τα ηλεκτρονικά και τις συσκευές του οχήματος.
Για τα θέματα ασφάλειας προσώπων έχει ληφθεί ιδιαίτερη μέριμνα, ώστε ακόμα και σε περίπτωση υποθετικού ατυχήματος με τυχόν γειτνιάζοντα άτομα, εκείνα να πάρουν, κατά μέγιστο, δόση ακτινοβολίας ίση με εκείνη μιας ακτινογραφίας.
Αυτή η θερμιονική γεννήτρια είναι ένας κύλινδρος διαστάσεων 64 cm διαμέτρου και 66 cm μήκους και βάρους 45 kg. Το ραδιοϊσότοπο που εμπεριέχεται στη γεννήτρια είναι το πλουτώνιο υπό μορφή οξειδίου (PuO2) το οποίο έχει μέση ζωή 24,36 χρόνια και επομένως εξασφαλίζει σχεδόν σταθερή ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της αποστολής του οχήματος. Το πυρηνικό υλικό παρασκευάζεται ως κεραμικό υλικό για αυξημένη αντοχή.
Η μετατροπή της ακτινοβολούμενης ενέργειας σε ηλεκτρική γίνεται από ένα πλήθος θερμιονικών διόδων. Κατά τη λειτουργία τους οι δίοδοι αποβάλλουν θερμότητα η οποία χρησιμοποιείται, όπως προαναφέραμε, για τις ανάγκες θέρμανσης του οχήματος συνολικά. Η ηλεκτρική ισχύς που παρέχει η γεννήτρια για τη φόρτιση των δυο μπαταριών του οχήματος είναι 110 W – η οποία θα μειώνεται βέβαια, κατά ολίγα W για κάθε χρόνο λειτουργίας της, αφενός λόγω της σταδιακής μείωσης της ακτινοβολίας του πλουτωνίου αλλά και λόγω της φθοράς των διόδων με το χρόνο.
Οι πυρηνικές θερμιονικές γεννήτριες ως μονάδες παραγωγής ενέργειας για διαστημικές αποστολές είχαν μελετηθεί και σχεδιαστεί ήδη από τη δεκαετία του ’60 στο Εργαστήριο Αεριοπροωθήσεως της NASA: JPL (Jet Propulsion Laboratory), και χρησιμοποιήθηκαν σε διάφορες διαστημικές αποστολές ιδιαίτερα σε μακρινές αποστάσεις από τον ήλιο όπου η φωτοβολταϊκή παραγωγή θα ήταν πολύ μικρή, ιδιαίτερα σε αποστολές προς τους πιο μεγάλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος, αλλά και στις αποστολές πέραν του ηλιακού μας συστήματος.
Κατά τη διάρκεια των μεταπτυχιακών μου σπουδών στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας (Caltech) εργάστηκα, στο διάστημα 1969-70 στο JPL ως Μηχανικός της NASA στην Ομάδα μελέτης των πυρηνικών θερμιονικών γεννητριών και ασχολήθηκα με τους υπολογισμούς πυρηνικής κρισιμότητας των μονάδων αυτών. Τα αποτελέσματα της εργασίας μου είχαν δημοσιευθεί στο επίσημο Επιστημονικό Περιοδικό του Εργαστηρίου (JPL Space Programs Summary 37-62, Volume III).
Το όχημα «Επιμονή» (Perseverance) θα χρειαστεί πράγματι να επιμείνει για να ερευνήσει επιτυχώς όλα τα θέματα που αποτελούν μέρος της αποστολής του. Μπορεί να αποτελέσει ένα καλό παράδειγμα για εμάς όλους που θα χρειαστούμε επιμονή για να επιλύσουμε τα μεγάλα προβλήματα που μας απασχολούν, με πρώτο και μεγαλύτερο τη ρύπανση του περιβάλλοντος και την κλιματική αλλαγή στον πλανήτη μας.
*Ο Θαλής Μιχ. Παπάζογλου είναι αφυπηρετήσας τακτικός καθηγητής Α’ Βαθμίδας Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, έχει τιμηθεί για την πολυετή συμβολή του στα θέματα Λειτουργίας και Ελέγχου Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας με το κορυφαίο Βραβείο Τεχνικής Επιτροπής του Διεθνούς Συμβουλίου Μεγάλων Δικτύων Ηλεκτρισμού (CIGRE), είναι ο Ιδρυτής του Διεθνούς ετήσιου Συνεδρίου για θέματα Απελευθερωμένης Αγοράς Ηλεκτρισμού στη Νοτιοανατολική Ευρώπη