"好奇號(hào)"火星車靠核電闖太空 核能利用可微型化

本周登陸火星的“好奇號(hào)”探測(cè)器此刻正在遙遠(yuǎn)的紅色土地上張望。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(jiǎn)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(yáng)能電池翼片——消失了。

收起慣常的“翅膀”，正是為了飛得更遠(yuǎn)。“好奇號(hào)”是人類建造的首輛核動(dòng)力火星車。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。

事實(shí)上，將于明年隨“嫦娥三號(hào)”登月的我國(guó)首輛月球車，也將裝載核動(dòng)力裝置。這將使我國(guó)成為繼美俄之后，第三個(gè)將核動(dòng)力應(yīng)用于太空探測(cè)的國(guó)家。

核能利用也可以“微型化”

普通人也許慣于將核能與核電站、核潛艇等“大家伙”聯(lián)系在一起，但中國(guó)探月工程首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)自遠(yuǎn)告訴記者，在航天器上，核能是以另一種“微型化”的方式被利用的。“好奇號(hào)”上搭載的核動(dòng)力裝置，是一枚重約45公斤、發(fā)電功率140瓦的核電池。

原理并不難解釋：電池中的放射性核燃料不斷進(jìn)行衰變，釋放出熱量；經(jīng)過溫差熱電轉(zhuǎn)換器的作用，最終形成電流。

與核反應(yīng)堆靠的是裂變反應(yīng)發(fā)電不同，核電池基于衰變反應(yīng)，能量釋放遠(yuǎn)不如裂變劇烈(不加控制的裂變就是核爆炸)。

但衰變釋放的能量也不容忽視。日本福島核事故中，搶險(xiǎn)人員之所以要迅速重建被破壞的堆芯冷卻系統(tǒng)，就是為了導(dǎo)出核燃料衰變產(chǎn)生的熱量。否則，高溫會(huì)熔解金屬保護(hù)殼，導(dǎo)致嚴(yán)重核泄漏。

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)告訴記者，無(wú)論是“好奇號(hào)”，還是中國(guó)的月球車，核電池中使用的燃料都是钚238。钚238的半衰期有80多年。這個(gè)時(shí)間足夠長(zhǎng)，使钚238能支撐電池持續(xù)工作幾十年。

上海空間電源研究所研究員李國(guó)欣告訴記者，钚238衰變時(shí)，表面溫度可以達(dá)到五六百攝氏度，足以讓钚金屬塊呈現(xiàn)出熾熱的紅色。在核電池中，它相當(dāng)于一個(gè)熱源。這種核電池，更規(guī)范的名稱是“放射性同位素溫差電池”。它的能力雖不足以讓火箭升空，卻可以用于小規(guī)模供電，比如，讓火星車以低速移動(dòng)，并與地球通話。