太空探測器是人類揭開宇宙神秘面紗最有效的工具，探測器上會攜帶很多精密儀器，對探測對象開展科學(xué)研究，那你是否思考過，這些儀器到底是如何工作的？
對于地球上的精密儀器而言，必須通電才能夠工作，同樣，就算是這些精密儀器被搬到太空，依然離不開電能。
最早，航天的太空探測器都是***用太陽能提供能量，免費還相對好用的東西不用白不用。
不過，免費的東西還是有弊端，一旦探測器進(jìn)入星球的背面，就徹底沒有了能源，整個設(shè)備不僅無法工作，而且太空低達(dá)-270 的溫度，低溫狀態(tài)下，這些儀器會損壞。
縱觀世界范圍內(nèi)，能在太空中利用的能源中，目前只有核電池是壽命最長，穩(wěn)定性最好的。
小發(fā)電站
其實，核電池用到探測器上已經(jīng)不是什么新聞了，早在幾十年前，美俄冷戰(zhàn)時期就有大量航天器使用核電池。
其實，核電池并不是嚴(yán)格意義上的電池，它的全稱是放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器，簡稱RTG。
核電池的原理并不難，跟核發(fā)電站有異曲同工之妙，它利用了放射性元素衰變過程中產(chǎn)生的熱能，熱能推動發(fā)電設(shè)備工作，產(chǎn)生電能，
航天器上***用的核電池一般是放射性元素钚-238。
钚的威力比鈾還要大，钚和鈾都是***的材料，當(dāng)年，美國在日本廣島用的是鈾***，在長崎用的是钚***。
不過核電池用的钚和***不同，***的钚是钚-239（239Pu），而大部分RTG則使用钚的另一種同位素钚-238（238Pu），它比前者的原子核中少一個中子。
少了這顆中子非常重要，钚-238不會爆炸。
順便說一句，1940年末，美國科學(xué)家麥克米倫用60英寸回旋加速器加速的氘核，在轟擊鈾時發(fā)現(xiàn)钚238，次年發(fā)現(xiàn)了钚-239，四年過后，就用钚-239就毀滅了長崎市。
真正將钚-238用到太空探測器是在美阿波羅***。
钚-238衰變
一般來說，放射性元素衰變包括 阿爾法衰變、貝塔衰變和伽馬衰變，不過，衰變沒有聚變那么厲害。
钚-238衰變過程中，僅會釋放一個氦-4原子核（α粒子），當(dāng)然這一過程屬于α衰變。
每克钚-238在衰變的過程中，自發(fā)產(chǎn)生的熱量可以產(chǎn)生0.568W的電能。
核電池有多貴
由于钚-238是在高速器中人工合成的，這個合成的過程，成本極高，就目前來看，美俄有能力大規(guī)模生產(chǎn)。
所以，核電池的熱電轉(zhuǎn)換效率非常重要，比如美好奇號毅力號核電池效率達(dá)到6.3%，在核電池領(lǐng)域算是效率很高的，如果轉(zhuǎn)換率低化，意味著需要更多钚-238，成本會更高。
那一個核電池組件究竟有多貴呢？
美毅力號探測器
美國當(dāng)?shù)貢r間2月18日下午，美國毅力號火星探測器成功登陸火星，成為美國第五個成功登陸火星的探測器，毅力號此行有一個重要目的，***集火星樣本，試圖找到有生命存在的證據(jù)。
美國火星探測器毅力號，毅力號中有一個火星漫游車，重量達(dá)到1.03噸，長度接近3米，整個尺寸與小 汽車 差不多，它***用了RTG核電池，整個電池用了4.8公斤钚氧化物，總重量達(dá)到了45公斤，功率僅為110W，設(shè)計壽命14年，造價達(dá)到了7000萬美元。
毅力號漫游車（圓圈為核電池）
一個核電池的價格比俄羅斯最貴戰(zhàn)機(jī)米格35還要貴，確實是太貴了。
天問一號沒有核電池晚上怎么辦？
上一節(jié)說的美國毅力號是在今年7月30日發(fā)射，而我國的天問一號是在7月23日發(fā)射的，它們共同的目的都是火星。
那么問題來了，美毅力號漫游車可是攜帶了核電池，我國天問一號僅攜帶了太陽能電池板，而火星表面，晚上溫度為零下70度，天問一號保溫成了一個比較大的問題，它晚上該如何過夜呢？
我國航天人另辟蹊徑，***用了相變保溫系統(tǒng)，以正十一烷為工質(zhì)，白天溫度高時，正十一烷吸熱變成液態(tài)存儲能量，到晚上，正十一烷由液體凝固為固體釋放熱量，給機(jī)器設(shè)備保溫。
正十一烷相變保溫系統(tǒng)的集熱窗，位于火星車背部
不過，按照探測器發(fā)展規(guī)律來看，我國探測器還是循序漸進(jìn)，畢竟航天大國美國，也是慢慢才引進(jìn)核電池。
核電池壽命
放射性元素壽命到底有多大，真的像有些人所說的無限壽命嗎？
目前而言，就航天器上的核電池來看，別說無限壽命了，能夠達(dá)到100年就不錯了。
核電池的壽命是由其放射元素決定，一般太空探測區(qū)都***用钚-238，而钚-238的半衰期是87.7年，當(dāng)87.7年過后，核電池中钚-238一半數(shù)量衰變成钚-234，這也就意味著發(fā)電的钚-238減少了一半，能量同樣也會減半。
也就是說，核電池的使用壽命是87.7年，這個時間用在太空探測器剛剛好，執(zhí)行任務(wù)的時間足夠了。
航天技術(shù)可否民用
經(jīng)?？吹叫侣剤蟮?，很多高精尖的航天技術(shù)，轉(zhuǎn)移到民用方面。
毅力號火星漫游車，長有3米，重量達(dá)到1.03噸，與現(xiàn)在路上跑的 汽車 尺寸和重量差不多，如果將這個技術(shù)民用，基本達(dá)到永動機(jī)級別了，不需要充電和加油，可行嗎？
先來看下，1957年美國福特公司曾經(jīng)做過第一款核動力 汽車 ，當(dāng)時就做了一個外殼，拍了概念照片，一直沒落地。
距離福特公司的核電池概念 汽車 已經(jīng)過去60多年了，那現(xiàn)在技術(shù)是不是更進(jìn)一步？我們來進(jìn)行一個簡單的推理。
驅(qū)動一臺 汽車 正常運行約需要50Kw以上，這個功率是毅力號電池450倍，僅電池重量就要2160公斤，造價更是達(dá)到315億美元，這還是拋開輻射問題的情況。
因此，就目前來看，核動力電池依然是不可行的。
寫在最后
考慮到核電池的種種因素，航天技術(shù)要用到民用上，還有很長時間的路要走。
標(biāo)簽： #核電
