嫦娥三號(hào)探測器采用核動(dòng)力推進(jìn) 技術(shù)不遜美國

　　美國第一輛采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(hào)火星探測器(“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”)，它是一個(gè)受地面遙控的，有汽車大小的美國第四個(gè)火星探測器，也是人類建造的第一輛采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的火星車。美國“好奇號(hào)”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(dòng)力裝置。是一個(gè)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(duì)“好奇號(hào)”進(jìn)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(hào)”探測器，此刻正在遙遠(yuǎn)的紅色土地上進(jìn)行探測。對(duì)“非專業(yè)航天愛好者”來說，要從外形上區(qū)分“好奇號(hào)”和它的前輩、比如“勇氣號(hào)”“機(jī)遇號(hào)”，其實(shí)遠(yuǎn)比想象來得簡單：“好奇號(hào)”身上，那對(duì)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(yuǎn)。而且，隨著人類不斷走向深空，航天器對(duì)核能的依賴也會(huì)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(shí)進(jìn)行自轉(zhuǎn)，周期27.32166日，正好是一個(gè)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(huì)長達(dá)14天(月球日即白晝也有14天)。由于月球晝夜要半個(gè)月交替一次，溫差高達(dá)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(duì)。現(xiàn)在所使用的各種高級(jí)的蓄電池，什么鋰電池、氫電池，各種各樣的電池對(duì)我們來說都沒有用。長時(shí)間經(jīng)受極大溫差對(duì)我國月球探測器是個(gè)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(yuǎn)院士說，我國的月球車實(shí)際上在同時(shí)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(gè)白晝來臨，太陽能電池就能重新驅(qū)動(dòng)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(jìn)行了模擬太空應(yīng)用的地面試驗(yàn)。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(yuǎn)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(dòng)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(bǔ)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(dá)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(dòng)無人氣象站、浮標(biāo)和燈塔、地震觀察站、飛機(jī)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(hù)、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(xiàng)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(jí)。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(hào)就是使用了這種原子能電池(RTG同位素電池)。

　　我國首次實(shí)用核電池將隨“嫦娥三號(hào)”軟著陸月球，并用于嫦娥三號(hào)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(gè)白晝來臨，太陽能電池就能替代核電池，重新驅(qū)動(dòng)月球車工作。

　　對(duì)嫦娥三號(hào)來說，核電池中的钚金屬塊238它相當(dāng)于一個(gè)熱源。這一熱源對(duì)將在月球環(huán)境下生存的嫦娥三號(hào)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(hào)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(hào)所帶月球車低速移動(dòng);支持嫦娥三號(hào)所帶設(shè)備正常工作;支持嫦娥三號(hào)與地球之間的通訊。

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