Cuando vemos una imagen de una sonda espacial, lo primero que se suele reconocer son los paneles solares, ya que suelen abarcar la mayor parte del volumen de la sonda.
Estos paneles solares son los que provee la energía necesaria a la nave para que sus sistemas funcionen, y es el sistema que más se utiliza ya que son económicos y aportan la suficiente energía que necesita una nave de estas.
Sin embargo, ¿qué ocurre con las naves que se lanzan a lugares lejanos del Sol, donde la energía que llega de éste ya no es suficiente?
Para misiones a Marte, éste se encuentra más lejos del Sol que la Tierra, pero la energía que llega de éste es aún suficiente para mantener a los robots que enviamos sobre su superficie o los orbitadores.
Pero para las misiones que van a Júpiter o más lejos, ya se necesita otro mecanismo de combustible, ya que el Sol desde estos lugares es demasiado débil.
Además, estas misiones suelen necesitar un periodo de tiempo bastante grande (de más de 5 años normalmente), ya que para llegar a estos sitios se necesita un periodo de tiempo bastante grande. Por esto, se necesita un combustible que provea de la suficiente energía a la nave, y que además no se gaste en un tiempo muy corto, con el añadido de que el peso debe ser mínimo, para poder obtener una nave con suficientes aparatos científicos y que pueda ser lanzada desde tierra.
Todo esto nos conduce a las pilas nucleares (o más formalmente llamados generador termoeléctrico de radioisótopos) presentes en todas las naves donde no se observan los paneles solares. Estos generadores se basan en los procesos de desintegración que se producen en los átomos radiactivos.
Se encierra dentro de una «caja» una cierta cantidad de un determinado elemento radiactivo, de forma que se vaya desintegrando con el tiempo (aquí, se elige el material más apropiado en función de la energía que suministra y el tiempo que tarda en desintegrarse: su vida media, que deberá ajustarse al tiempo que dure la misión, eligiéndose normalmente plutonio-238 ya que permite que funcione durante unos 90 años).
Y su funcionamiento no es muy complicado: el material radiactivo emite calor cuando uno de sus átomos se desintegra. Este calor es absorbido por las paredes del contenedor, donde se encuentran varios termopares, que producen energía gracias a éste calor.
Los termopares son unos aparatos que esquemáticamente constan de dos láminas (A y B) de diferentes metales unidas por sus dos extremos (T1 y T2). Si estos extremos se ponen a diferentes temperaturas, por las láminas se induce una corriente eléctrica, que es la que utiliza la nave para utilizar sus instrumentos (es el llamado efecto Seebeck).
Por supuesto, este contenedor está blindado para que la radiación no traspase dicho contenedor y afecte a los instrumentos. Esta es otra de las limitaciones que hay que imponer al material radiactivo: que produzca la suficiente energía para mantener la nave, pero sin producir una radiación tan alta que necesite un contenedor demasiado grueso (con su consiguiente aumento de peso).
Estas pilas nucleares ha sido utilizadas en misiones como en la Cassini que ha ido a Saturno, las Voyager o Pioneer, donde llegan a tener un peso de alrededor de 50 kg; pero también han tenido aplicaciones en la tierra, como en los faros o balizas situadas en lugares alejados donde no vive nadie, como en la zona de Siberia, y se necesitaba tener unas señales permanentes (para que los barcos no se chocasen). Aunque estos últimos usos se van desmantelando debido a la poca seguridad que tienen ante ladrones o los chatarreros, los cuales abren dichos contenedores sin ningún tipo de preocupación por lo que pueda haber allí.
Otras de las aplicaciones que tuvo (hasta hace algunos años) fue en marcapasos, que proveían energía durante suficiente tiempo a éste marcapasos. El único problema que tenían era el riesgo a que el «portador» fuera disparado, dándole en dicho marcapasos, o que fuera incinerado sin haberle quitado el marcapasos.
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