火星之旅中太阳能动力与核动力之争

   日期:2011-11-29     来源:国防部网站    评论:0    
核心提示:  美国航空航天局(NASA)2003年发

  美国航空航天局(NASA)2003年发射的两个巡视探测器“勇气”号与“机遇”号携带的是太阳能电池板,而刚刚发射的最新巡视探测器“好奇”号使用的则是核动力。

 
“勇气”号示意图
          不过,在太空中无论使用核能还是太阳能都存在困难。“勇气”号与“机遇”号上的太阳能电池板使用的是砷化镓,一种地球上稀有的化学物品,对每平方英寸的产量需求高。如果立足太空不是问题,那么硅基电池一点也不昂贵。

 
“好奇”号示意图

      太阳能动力可以在火星上工作,但是会遇到些问题。有时灰尘会遮挡90%的太阳光;灰尘也会覆盖电池板。

  “勇气”号(已经不再运行)与“机遇”号的重量都是180千克,携带锂电池,因此最大输出功率可达140瓦。在地球上,这些电量在地面差不多能运行一台笔记本电脑和监视器,但是在火星上,足以运行无线电、照相机和很多设备,还能运行两个巡视探测器。

  “好奇”号重约900千克,这是一辆较大的漫游车,如同一辆小型汽车。其上携带一个激光器,用于开凿岩石,以便其他仪器可以分析岩石构成。所以它的能量需求更高。“好奇”号携带了一个核能包,可以持续产生110瓦电力。不过这与地球上的核反应堆不同。

  太空中的核能包不是反应堆,并不分裂原子。它们携带钚238,这种人造同位素的半衰期仅为88年,这意味着它的放射性衰减之快可以让它非常炽热。这些热量能直接转成电力。钚238释放的阿尔法粒子,很容易被阻挡,而且这种物质也不能用于炸弹,尽管提纯钚238所需的技术也能用于获得可用于武器的钚。这种物质是有毒的。

  1980年代,美国停止制造钚238,转而从俄罗斯购买。2009年美国科学院一份报告呼吁重新开始制造,但并未实施,主要是成本原因。一种备份方案是开发在太空中将热能转为电能的更好方式。国家科学院的报告认为NASA现在使用的方法只有6%的功效。

  不过迄今的回答是只要可能就用太阳能电池。“机遇”号和“勇气”号的首席科学家说:“只要能够你总会使用太阳能,它简单、廉价,容易做到。只有在不得已的情况下才选择核能。”

  2011年,NASA发射了另外一个航天器“朱诺”探测木星,因为缺少钚,“朱诺”使用的是太阳能电池。

  重新制造钚238,寻求更有效的方式对其进行利用是燃眉之急。

 
  
  
  
  
 
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