艺术家对未来核动力立方体卫星的概念斯蒂芬波利/美国宇航局

美国国家航空航天局 (NASA) 批准了罗切斯特理工学院的一个项目，该项目旨在开发一种核动力源，其大小是目前用于行星任务的核动力源的十分之一，这可能会见证新一代深空立方体卫星的诞生。

当今使用的大多数卫星都由太阳能电池板提供动力，太阳能电池板通过吸收光子将阳光转化为电能，从而在电池板的电池材料中产生潜在的不平衡，从而产生电流。这些面板的工作非常好，但在火星轨道以外的深空或恶劣的条件下，例如火星沙尘暴或月球上的漫漫长夜，阳光根本无法产生所需的能量。

作为替代方案，许多深空飞行器携带多任务放射性同位素热发电机 (MMRTG)，它利用温度梯度来发电。换句话说，放射性同位素产生热量，热电偶将热量直接转化为电能。这是工程师熟悉的原理，在地球上被广泛用于煤油供电的收音机和野营炉等也可以为移动设备充电的东西。

MMRTG 的问题在于它们相对笨重。例如，用于 NASA 的毅力号火星探测器的一对直径为 25 英寸(64 厘米)，长为 26 英寸(66 厘米)，重量为 99 磅(45 千克)。它们每个都包含 10.6 磅(4.8 千克)的二氧化钚燃料塞，以便在放射性元素衰变时为固态热电偶提供热量。

因此，这些 MMRTG 是为非常大的航天器保留的，毅力号与 SUV 一样大。这是因为所使用的系统只有这么多的质量比功率，这是衡量每台机器可以产生多少瓦功率的指标。家用轿车的质量比功率为 50 至 100 W/kg，而战斗机的质量比功率约为 10,000 W/kg。

相比之下，MMRTG 的功率比约为 30 W/kg。

通过查看可能的 RTG 的尺寸、重量和功率 (SWaP) 的热力学，NASA 项目希望将这个比率降低一个数量级，仅 3 W/kg，体积的减少同样大。

它通过使用一种新原理来实现这一点，该原理本质上是太阳能电池板反向工作。当太阳能电池板吸收光时，其中一部分转化为电能，大部分转化为热能。新的放射性同位素电源基于热辐射电池的概念，在热辐射电池中，热量以红外线的形式撞击由铟、砷、锑和磷以各种组合制成的元素组成的面板。这会产生与太阳能电池中发现的极性相反的电位差。

长话短说，热辐射电池利用热量发电，并以红外光子的形式释放废能。这不仅与太阳能电池板相反，而且效率更高。结果是一个新的热辐射发生器 (TRG)

如果这项新技术能够付诸实践，这将意味着未来前往木星及更远的地方，或前往月球极地地区永远被阴影笼罩的陨石坑的任务，可以使用像立方体卫星大小的航天器，配备小型发电机，为它们提供所需的全部电力。这意味着，例如，概念旗舰天王星任务可以由一小群立方体卫星陪同，这些立方体卫星可以通过提供更多观点或充当与大气探测器的通信中继来帮助探索。