燃焼電池：短期宇宙旅行の最高のパートナー

太陽は輝き、木々は緑です。週末に小旅行に出かけて美味しいものを味わえるのが魅力的です。では、宇宙船は短い旅の間にどのようにエネルギーを補充するのでしょうか?

宇宙探査の過程では、宇宙船のミッションは異なります。宇宙船の中には、固定された惑星の周りを周回するものもあり、そのエネルギーは、継続的に光と熱を放出する太陽から得られます。中には深宇宙へ行き、未知の領域を探索する者もおり、これには超長時間のバッテリー寿命が必要であり、高価な同位体核電池の利点が十分に実証されている。 「短期旅行」に関しては、宇宙船は「財布の紐を締めて」費用を慎重に計算する必要があり、燃焼電池はまれな選択肢となる。

燃焼電池の魅力は「土を金に変える」ことであり、コスト効率が非常に高いことです。一部の燃焼セル内の燃料は、コイル状の蚊取り線香のような形をしており、可燃性物質（マグネシウムやシリコンなど）と酸化物（酸化カリウムなど）の混合物から作られています。さらに、燃料付近の充填ガスは不活性ガスであるアルゴンであり、非常に高い温度下で保護ガスとして機能し、燃料の耐用年数を延ばすことができます。マグネシウム、シリコンなどの材料は地球上に広く存在するため、使用される酸化物も極めて一般的であり、アルゴンの工業的製造コストが低く、その生産、貯蔵、使用が比較的安全で便利であるため、燃焼電池は「安価」になります。

近い将来、人類は火星、金星、水星などをより頻繁に探査するようになるでしょうが、現地の物資を入手したり、アルゴンガスを準備したり、探査機に便利に補給したりするためにロボットを使うと便利になるでしょう。

燃焼電池の重要な利点は、効率的かつ安定して動作することです。効率を向上させるために、燃焼バッテリーのケースは通常、適切な動作温度を維持するための非常に優れた断熱特性を持つケイ酸マグネシウムで作られています。蚊取り線香がゆっくり燃えると、周囲のアルゴンガスが熱せられ、膨張してピストン発電機のピストンを押し、電気を発生させます。高温になったアルゴンガスはさらに電池の底部へ向かい、冷却された後電池の上部へ戻り、熱により再び膨張しピストンを押して発電する…このサイクルが続きます。このオートバイのピストンと同様の安定した動作により、燃焼電池は熱エネルギーの約40％を電気エネルギーに変換できると期待されています。

一般的に言えば、燃焼電池により検出器は 20 日間連続して動作することができ、零下数十度の温度から 465 度までの非常に高い温度でも安定して動作することができ、また光のない環境でも「エネルギーが満ち溢れる」ことができます。燃焼電池の助けにより、探査機は異星の氷層の奥深くまで潜り、金星の高温の表面で活動することができる。

総じて、使用するたびに燃料が枯渇する高価な同位体核電池と比較すると、燃焼電池は極めて「人に優しく」、より安全で安定しており、短期宇宙探査ミッションの「最良のパートナー」と言えるでしょう。