Radionuklid-Heizelement

Schnittbild durch ein RHU-Heizelement

Bestandteile einer RHU, als Vergleichsgröße dient eine US 1-Cent-Münze.

Radionuklid-Heizelemente oder RHU (radioisotope heater unit im Englischen) 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

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

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.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:

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Verwendung

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.<ref>https://www.bernd-leitenberger.de/luna.shtml Bernd Leitenberger: Das Luna Programm, abgerufen: 24. Mai 2012</ref> Die amerikanischen Marsrover und Sonden verwenden dagegen Plutonium ²³⁸Pu in ihren Heizelementen, ebenso der chinesische Rover Yutu des Chang’e-3 Mondlanders, um während der 14-tägigen Mondnacht nicht auszukühlen.<ref name="Raumfahrer">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:Günther Glatzel|Günther Glatzel: }}{{#if:|{{#if:Chang'e 3 auf dem Weg zum Mond|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Chang'e 3 auf dem Weg zum Mond}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/01122013202922.shtml%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Chang'e 3 auf dem Weg zum Mond}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/01122013202922.shtml}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Chang'e 3 auf dem Weg zum Mond}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Raumfahrer.net2013-12-01{{#if: 2023-10-11 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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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	4	²³⁸Pu
2013	?	Jadehase (Yutu)	?	²³⁸Pu
2019	RHU	Jadehase 2 (Yutu 2)	?
2021	?	Perseverance Rover	?
2023	?	Luna 25	?	²³⁸Pu
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Weblinks

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Einzelnachweise