鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1702次 | 2019年11月13日
好奇號(hào)核電池的發(fā)現(xiàn):可使用14年
好奇號(hào)火星車是美國(guó)宇航局迄今最為先進(jìn)的火星車,大小與一輛小汽車接近,以核電池作為動(dòng)力。好奇號(hào)于2011年11月發(fā)射升空,預(yù)計(jì)于北京時(shí)間8月6日13時(shí)31分在火星著陸,將首次采用特殊設(shè)計(jì)的“天空起重機(jī)”系統(tǒng)著陸。按計(jì)劃,好奇號(hào)將在火星蓋爾隕坑著陸,執(zhí)行兩年的考察任務(wù),探索火星過(guò)去或現(xiàn)在是否存在適宜生命的環(huán)境。
以下為美國(guó)宇航局官方公布的好奇號(hào)核電池工作原理:
好奇號(hào)火星車的動(dòng)力是由一臺(tái)多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器(MMRTG)提供的,這臺(tái)設(shè)備由美國(guó)能源部提供。這臺(tái)發(fā)電機(jī)本質(zhì)上是一塊核電池,它可以將熱能轉(zhuǎn)化為電能。它主要包括兩個(gè)組成部分:一個(gè)裝填钚-238二氧化物的熱源,以及一組固體熱電偶,它們可以將钚-238產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電力。它包含4.8公斤的钚氧化物,可以提供穩(wěn)定的熱能用于火星車上供電,并確保好奇號(hào)能夠挨過(guò)火星漫長(zhǎng)嚴(yán)寒的冬季。
同位素?zé)犭姲l(fā)生器在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)讓美國(guó)宇航局得以開(kāi)展太陽(yáng)系的探測(cè)活動(dòng)。比如飛往月球的阿波羅項(xiàng)目,著陸火星的海盜號(hào)項(xiàng)目,以及飛往太陽(yáng)系邊緣的先驅(qū)者和旅行者號(hào)飛船項(xiàng)目,尤利西斯太陽(yáng)探測(cè)器,伽利略號(hào)木星探測(cè)器,卡西尼號(hào)土星探測(cè)器,以及新地平線號(hào)冥王星和柯伊伯帶探測(cè)器等等,都采用了這種同位素?zé)犭姲l(fā)生器。
而多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器則是新一代設(shè)備,專門設(shè)計(jì)用于在擁有大氣層的行星體,如火星上,或者在真空的太空環(huán)境中使用。除此之外,它還采用了更加靈活的模塊化設(shè)計(jì),可以適應(yīng)多種不同的任務(wù)需求,供能相對(duì)穩(wěn)定。這一設(shè)備的設(shè)計(jì)目標(biāo)包括確保設(shè)備的高度安全,優(yōu)化功能,至少可以保證14年的供能,并在此基礎(chǔ)上做到質(zhì)量最小化。這臺(tái)設(shè)備直徑約64厘米,長(zhǎng)66厘米,重量45公斤。
和這種發(fā)電機(jī)的之前幾代相同,多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器同樣是由幾層保護(hù)材料,其中灌裝了钚氧化物燃料。這些保護(hù)層主要是考慮一旦發(fā)生預(yù)料之外的事故時(shí)可以防止钚燃料外泄,這一防泄漏技術(shù)之前都經(jīng)受過(guò)撞擊試驗(yàn)。萬(wàn)一火箭發(fā)射時(shí)出現(xiàn)意外,這些核燃料發(fā)生泄漏或者讓任何民眾暴露于核輻射中的可能性非常低。在發(fā)電機(jī)中使用的钚燃料和用于核武器中的燃料不同,前者不會(huì)發(fā)生核爆炸。并且這些核燃料都采用了特殊的陶瓷形態(tài)生產(chǎn),因此不會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成重大危害,除非它們發(fā)生破碎,成為細(xì)微的碎屑或者發(fā)生蒸發(fā),然后被人體吸入或吞下。如果好奇號(hào)的發(fā)射發(fā)生意外,人們可能遭遇的核輻射劑量約為5~10毫雷姆,相當(dāng)于大約一周內(nèi)人體所受到的自然背景輻射值。一般的美國(guó)人每年回受到大約360毫雷姆來(lái)自自然界的背景輻射,如氡和宇宙射線等。
多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器產(chǎn)生的電力用來(lái)為兩塊鋰離子電池充電。這些電池將確保在設(shè)備運(yùn)行短時(shí)間內(nèi)超出發(fā)電機(jī)功率時(shí)火星車仍然可以應(yīng)對(duì)此類峰值用電負(fù)荷。每塊電池的容量是42安培小時(shí),由美國(guó)雅得尼技術(shù)公司(Yardney)制造。按照設(shè)計(jì)這些電池將在每一火星日完成一次充電-放電循環(huán)。