美國第一輛采用核動力驅(qū)動的火星車

　　但是，近年來，由于深空探測在航天大國的發(fā)展，核電池使用見多。比如美國宇航局的好奇(Curiosity)號火星探測器(“火星科學(xué)實驗室”)，它是一個受地面遙控的，有汽車大小的美國第四個火星探測器，也是人類建造的第一輛采用核動力驅(qū)動的火星車。美國“好奇號”火星探測器上，就搭載了六輪自重900千克的火星車，而火星車核動力裝置。是一個重約45公斤，含4.8千克的钚-238，發(fā)電功率140瓦的核電池，至少可以保證對“好奇號”進行14年的核能系統(tǒng)。在這里，核能是以“微型化”的方式被利用的。

　　登陸火星的“好奇號”探測器，此刻正在遙遠的紅色土地上進行探測。對“非專業(yè)航天愛好者”來說，要從外形上區(qū)分“好奇號”和它的前輩、比如“勇氣號”“機遇號”，其實遠比想象來得簡單：“好奇號”身上，那對早已被視為太空飛行器標(biāo)志的“翅膀”：太陽能電池翼片消失了。收起慣常的“翅膀”，正是為了飛得更遠。而且，隨著人類不斷走向深空，航天器對核能的依賴也會越來越大。

　　中國在自主研發(fā)的核電池上邁出大步

　　月球在繞地球公轉(zhuǎn)的同時進行自轉(zhuǎn)，周期27.32166日，正好是一個恒星月，所以我們看不見月球背面。這種現(xiàn)象我們稱“同步自轉(zhuǎn)”，幾乎是衛(wèi)星世界的普遍規(guī)律。由于月球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)都是28天，所以“月球夜”會長達14天(月球日即白晝也有14天)。由于月球晝夜要半個月交替一次，溫差高達300℃，那里是零下150度到180度，太冷了，月球車上的所有的儀器全部要凍壞。普通電池?zé)o法應(yīng)對。現(xiàn)在所使用的各種高級的蓄電池，什么鋰電池、氫電池，各種各樣的電池對我們來說都沒有用。長時間經(jīng)受極大溫差對我國月球探測器是個極大挑戰(zhàn)。迫使我們一定要想出新的辦法，于是我們國家自己研制了原子能的電池，歐陽自遠院士說，我國的月球車實際上在同時使用太陽能和核能作為能源。黑暗中的月面，溫度驟降到零下100多攝氏度，為防止車載儀器被凍壞，休眠中的月球車就得靠核電池的能量來保溫，并維持與地面的通訊。而一旦新一個白晝來臨，太陽能電池就能重新驅(qū)動月球車工作。

　　中國第一塊放射性同位素電池于1971年3月12日誕生于中科院上海原子核所，以釙210為燃料，輸出電功率為1.4瓦，熱功率35.5瓦，并進行了模擬太空應(yīng)用的地面試驗。隨著我國核電站數(shù)量的增加，由乏燃料后處理提取的镎237原料的逐漸積累，為后來開發(fā)钚238電池，提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　據(jù)歐陽自遠院士介紹，近年來，我國在自主研發(fā)的核電池上邁出了大步。我國月球車搭載的核電池，是由中國原子能科學(xué)研究院牽頭研發(fā)的。

　　從中國原子能科學(xué)研究院該院官方網(wǎng)站上，可以得知，從2004年開始，該院正式啟動航天用同位素電池的研發(fā);到2006年，研制出我國第一顆钚238同位素電池;2008年通過了專家組的鑒定。這顆電池的研制成功，填補了我國長期以來在該研究領(lǐng)域的空白，標(biāo)志著我國在核電源系統(tǒng)研究上邁出了重要的一步。

　　核電池的用武之地不僅僅局限于太空。在高山、深海、南北極乃至人體中到處可以找到它的影蹤。心臟起搏器用的核電池重量僅40克，體積很小，壽命可達十年。病人免除了經(jīng)常做開胸手術(shù)的痛苦。在極地、海島、高山、沙漠、深海等條件惡劣、交通不便的地方都是RTG的大顯身手之地。自動無人氣象站、浮標(biāo)和燈塔、地震觀察站、飛機導(dǎo)航信標(biāo)、微波通訊中繼站、海底電纜中繼站等都可以使用免維護、長壽命的RTG供電。

　　據(jù)原子能院的官網(wǎng)文章介紹，第一顆“國產(chǎn)”同位素電池的各項指標(biāo)均超過了預(yù)期要求，研制全過程安全無誤，功率為百毫瓦級。這將保證中國首次將核能用于航天器。據(jù)悉，為了保證著陸器的能源供應(yīng)，嫦娥三號就是使用了這種原子能電池(RTG同位素電池)。

　　我國首次實用核電池將隨“嫦娥三號”軟著陸月球，并用于嫦娥三號的著陸器和月球車上。這種原子能電池可以連續(xù)工作30年。有了它，再不怕月球晚上溫度驟降到零下150度到180度。完全可以確保探測器上儀器不至于被凍壞。為防止車載儀器被凍壞，夜間休眠中的月球車可以靠核電池放出來的熱量保溫。而一旦新一個白晝來臨，太陽能電池就能替代核電池，重新驅(qū)動月球車工作。

　　對嫦娥三號來說，核電池中的钚金屬塊238它相當(dāng)于一個熱源。這一熱源對將在月球環(huán)境下生存的嫦娥三號的保溫作用是至關(guān)重要的。其釋放出的熱量及經(jīng)過溫差熱電轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換形成的電流，充分滿足了嫦娥三號的能量需求。它的能力雖不足以讓火箭升空，卻可以用于小規(guī)模供電，支持嫦娥三號所帶月球車低速移動;支持嫦娥三號所帶設(shè)備正常工作;支持嫦娥三號與地球之間的通訊。

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