¿Cómo funciona un generador termoeléctrico de radioisótopos? El efecto Seebeck (Video)

Algunas de las misiones más atrevidas y emocionantes de la NASA de exploración de nuestro sistema solar se han hecho realidad gracias a un descubrimiento de hace 200 años.

NARRACIÓN

Algunas de las misiones más atrevidas y emocionantes de la NASA de exploración de nuestro sistema solar se han hecho realidad gracias a un descubrimiento de hace 200 años.

En 1821, un científico alemán descubrió una propiedad inesperada de la física: los metales y algunos compuestos son buenos conductores de electricidad y calor.

El científico, Thomas Seebeck, se dio cuenta de que cuando combinaba dos de estos materiales y luego aplicaba calor a un extremo mientras exponía el otro extremo al frío, se creaba un pequeño voltaje eléctrico a través de los materiales.

Resulta ser que los electrones en los materiales fluyen desde el “lado caliente” —la fuente de calor — hacia el lado más frío.

Ahora llamamos a este proceso de producción de electricidad el “efecto Seebeck”.

En la actualidad, usamos el término “termopar” para describir los cientos de pequeños pares de uniones hechos de diferentes materiales conductores que aprovechan esta propiedad.

Ahora sabemos que cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre el lado caliente [breve pausa] y el lado frío, mayor cantidad de energía se puede generar.

Dentro de un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG, por sus siglas en inglés) estos termopares se unen en una larga serie para generar una corriente constante de electricidad que puede proporcionar a las naves espaciales robóticas la energía que necesitan para funcionar.

Algunos de los materiales específicos que se utilizan en los RTG se seleccionan porque pueden conducir electricidad y a la vez mantener un lado caliente y un lado frío.

Seebeck utilizó cobre y bismuto en sus experimentos. Hoy en día, utilizamos telururo de plomo y silicio-germanio.

Estos materiales forman parte de una familia de compuestos conocidos como semiconductores.

En los RTG construidos por el Departamento de Energía de Estados Unidos y utilizados por la NASA, el “lado caliente” es proporcionado por la energía térmica emitida por la desintegración radiactiva natural del dióxido de plutonio.

El “lado caliente” de los termopares puede estar a más de 500 grados Celsius (o 1.000 grados Fahrenheit).

El “lado frío” está situado hacia el espacio o hacia la atmósfera de un planeta o una luna, donde la temperatura puede estar muy por debajo de cero.

Además, dado que no hay partes móviles involucradas, el efecto termoeléctrico es extremadamente fiable.

A lo largo de los años, los miles de termopares en las baterías nucleares de la NASA han funcionado sin fallas notables en todas las más de 20 misiones en las que se han utilizado.

Por ejemplo, las dos sondas espaciales Voyager de la NASA, que funcionan con RTG, ¡han estado viajando constantemente desde su lanzamiento en 1977!

Mediante el uso de nuevos materiales más compatibles con el efecto Seebeck, los RTG que son desarrollados por el Programa de sistemas de energía con radioisótopos de la NASA y sus socios en la industria podrían ser dos veces más eficientes que los que se usan hoy en día.

El proceso invisible de transformación de la energía de calor a electricidad, descubierto por Seebeck hace dos siglos, continúa permitiendo muchas de las misiones y descubrimientos más sorprendentes de la NASA, proporcionando a las naves espaciales robóticas el poder confiable que necesitan para explorar algunos de los lugares más hostiles, oscuros y polvorientos del sistema solar.