为什么中国的火星车不像“好奇号”一样采用核电池?

如题所述

为什么中国的火星探测器不像好奇号那样,使用核电池呢?有两个主要原因: 第一次探索火星,还没有必要。航海家号的核电池主要用于深空探索,比如美国在20世纪70年代发射的那些。在一个远离太阳的深空环境中,探测器所能获得的太阳光是如此有限,以至于太阳能电池板不太可能产生电能。

核能源成为必然的选择。核电池不受极端高温、低温和宇宙射线的影响,因此在太空的恶劣环境中,它们是理想的能量来源。目前各种深空探测器中使用最广泛的是钚238同位素热电池。电池的基本原理是利用核燃料钚 -238衰变释放的热能。通常上面涂有热电偶。热电偶的特性是,只要内表面和外表面之间存在温度差,就会产生电能。随着美国耐力号上的同位素温度单元工作,钚238的核心不断衰变,使钚金属呈现出炽热的蜂窝状颜色,表面温度接近600度。此时,热电偶的内侧是一块高温钚 -238金属块,内外温差达到热电转换。当然,这里只是简单介绍一下原理,实际的实现技术是非常复杂的。主要在俄罗斯生产的钚238的高价格,使得原子电池的成本效益低于太阳能电池。因此,在近地轨道航天器中,太阳能电池板的主要用途。如果你们有兴趣的话,中国的月球车玉兔2号也配备了原子电池。

这里有个特殊的案子。因为月球的自传达到了每周28天,这是一半的时间,或者说14天左右,玉兔二号将处于黑暗之中,那时月球表面的温度可以达到零下180度。在如此长时间的低温环境下,如果不使用核能,玉兔的车辆设备将被冻结。因此,玉兔二号将不得不使用原子电池模式,来转换成太阳能电池。也就是说,当月亮升起的时候,利用太阳能供电,晚上玉兔进入睡眠。同位素温差电池开始工作,为玉兔提供保温功能,以及维持与大地的基本通讯。那么为什么原子电池这次没有去火星?因为火星上白天和黑夜的长度,和地球上没有太大的不同,晚上的温度会比月球上低。短时间的低温不会对探测器造成太大影响。更重要的是,这次任务是中国的第一次火星任务,预计时间很短,所以不需要更便宜的原子电池。由于技术原因,中国目前只开发了低功率钚 -238原子电池。虽然这是一个突破,但高功率原子电池技术需要改进,特别是核燃料的能量转换效率。正如我所提到的,钚238非常昂贵,如果我们不能提高燃料效率。有效载荷和发射成本将大大增加,影响整个发射。简而言之,太阳能电池板将足以满足目前的火星任务。原子电池被认为是未来火星任务的一部分。

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第1个回答  2021-02-19
大功率核电池技术还没有突破。小功率的有
第2个回答  2021-02-08
因为不会弄
第3个回答  2020-10-08
因为核电池的生产、使用要求是很高的,我国目前还没有足够的资金可以研制像“好奇号”一样的核电池,所以依然采用太阳能。
第4个回答  2020-10-08
因为没有这个必要。核电池适用于大型机械的长期工作,但是中国的火星车任务时间较短,且体积相对较小,因此不需要核电池。
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