Descripción:

Los Sistemas de Energía de Radioisótopos (RTG) son generadores que convierten el calor generado por la desintegración radiactiva de ciertos materiales (generalmente plutonio-238) en electricidad. El calor producido por la desintegración del radioisótopo es capturado por materiales termoeléctricos que generan una corriente eléctrica. Estos sistemas no requieren partes móviles, lo que los hace altamente confiables para misiones a largo plazo.

Principales Características:

1. Larga duración: Los RTG pueden funcionar durante varias décadas debido a la lenta tasa de desintegración de los radioisótopos, proporcionando energía constante y confiable sin necesidad de reabastecimiento.
2. Independencia de las condiciones ambientales: Los RTG no dependen de luz solar, viento, o agua, por lo que son ideales para misiones en lugares donde estas fuentes no están disponibles, como las regiones oscuras del sistema solar exterior (por ejemplo, en planetas como Júpiter o Saturno).
3. Alta fiabilidad: Debido a la ausencia de partes móviles, los RTG requieren poco o ningún mantenimiento y pueden soportar entornos hostiles.
4. Aplicaciones pasadas: Los RTG han sido utilizados en misiones espaciales como las sondas Voyager, Curiosity (rover en Marte), y las misiones Apollo en la Luna.

Por qué se proponen solo para el espacio exterior:

• Material radiactivo: Los RTG utilizan materiales radiactivos, lo que implica riesgos significativos en términos de seguridad. Debido a la naturaleza peligrosa del plutonio-238 (y otros radioisótopos), su uso en la Tierra está altamente regulado y generalmente restringido a aplicaciones extremadamente controladas, como las misiones espaciales.
• Entornos ideales: Los RTG son ideales para entornos donde no hay otra fuente de energía viable, como en el espacio exterior, regiones extremadamente frías y oscuras, o en misiones a largo plazo donde el acceso a la luz solar es limitado.

Riesgos que se están mitigando al usarlos en la Tierra: El uso de radioisótopos en la Tierra podría presentar riesgos serios para la salud pública y el medio ambiente. Los accidentes o filtraciones de materiales radiactivos podrían tener consecuencias catastróficas.

Las sondas espaciales Voyager 1 y Voyager 2, lanzadas por la NASA en 1977, han estado funcionando durante más de cuatro décadas gracias a su sistema de energía, el cual es una de las características clave que les ha permitido continuar operando durante tanto tiempo en el espacio profundo.

Sistema de energía de las sondas Voyager

El sistema de energía de las sondas Voyager se basa en Generadores Termoeléctricos de Radioisótopos (RTG, por sus siglas en inglés). Estos dispositivos convierten el calor generado por la descomposición natural de material radiactivo en electricidad, utilizando el principio de la termoeléctrica. El material radiactivo usado en los RTGs es el Plutonio-238.

Componentes del sistema de energía:

1. Generadores Termoeléctricos de Radioisótopos (RTG):
   • Los RTGs consisten en una serie de módulos que contienen Plutonio-238 en forma de dióxido. A medida que el Plutonio-238 se desintegra radiactivamente, libera calor. Este calor se convierte en electricidad mediante un conjunto de materiales termoeléctricos, que crean una diferencia de voltaje a partir de las diferencias de temperatura.
   • Cada sonda Voyager lleva 3 RTGs, que proporcionan una potencia total de aproximadamente 470 vatios al principio de la misión.
2. Durabilidad y degradación:
   • La energía de los RTGs no dura indefinidamente. A medida que el Plutonio-238 se desintegra, su capacidad de generar calor y, por lo tanto, electricidad, disminuye con el tiempo. La cantidad de energía generada disminuye aproximadamente un 4% por cada año de operación debido a la desintegración radiactiva.
   • A pesar de esta disminución, los RTGs de las sondas Voyager aún generan suficiente energía para operar los sistemas esenciales de las sondas, aunque la potencia total es ahora mucho menor que al inicio de la misión.

Uso de la energía:

La energía generada por los RTGs se utiliza para alimentar los instrumentos científicos, los sistemas de comunicación, los controles de temperatura y otros sistemas de soporte vital en las sondas. A medida que la energía disminuye, la NASA ha tenido que priorizar los sistemas y apagar algunos de los instrumentos científicos y sistemas menos críticos para alargar la vida útil de la misión.

El futuro del sistema de energía de las sondas Voyager

• Acelerada disminución de energía: En la actualidad, la potencia disponible para los sistemas de Voyager es de aproximadamente 230 vatios, lo que está por debajo de lo necesario para operar todos los sistemas. Para 2025-2026, se espera que se tenga que apagar más instrumentos para ahorrar energía.
• Fin de la misión: Aunque las sondas Voyager seguirán enviando datos durante algunos años más, eventualmente se quedarán sin suficiente energía para operar sus transmisores de radio. Se espera que ambas sondas dejen de ser operativas alrededor de 2030-2035.

En resumen, el sistema de energía de las sondas Voyager ha sido clave para el éxito de su misión de exploración en el espacio profundo. Su uso de generadores termoeléctricos de radioisótopos ha permitido a estas sondas operar durante más de 40 años, enviando información valiosa sobre el espacio interestelar y más allá.