
深空調查需要使用更多的核動力裝置,比如核電池就可以提供長久的電源供應
()據騰訊科學(羅輯/編譯):月球是距離我們最近的較大質量天體 , 近地軌道上運行的大量衛星都使用了太陽能電池板 , 質量超過400噸的國際空間站也使用了大型太陽電池板,火星探測器一般都使用了太陽能電池板作為主要的能量來源,向太陽系中外側軌道發射的探測器傾向于使用核動力,根據任務的不同設計其主要動力形式 。部署在火星上的著陸器、漫游者使用的動力不同,早期的機遇號、勇氣號、鳳凰號都搭載了太陽能電池板,去年登陸火星蓋爾撞擊坑的好奇號火星科學實驗室卻使用了放射性同位素電源 。
深空探索中使用核動力并不是新鮮的事物,旅行者系列探測器任務中就使用了核動力 , 目前那兩艘旅行者探測器已經飛出日光層,而攜帶的百瓦級放射性同位素電源仍然處于工作之中 , 其功率可超過150W,預計可以使用到2020年左右 。除了比較著名的旅行者系列探測器外,放射性同位素電源的應用較早 , 可追溯到上個世紀60年代左右,美國在1961年發射的子午儀-4A衛星就使用了功率為2.7瓦的放射性同位素電源,在阿波羅12號任務中也使用了放射性同位素電源,工作年限都達到5年以上,先驅者10號使用的放射性同位素電源工作了30年以上 , 這是說明放射性同位素電源在行星際空間探索中已經得到了非常廣泛的應用 。
對于超出地月系統的探測器而言,合理使用空間核電源就顯然十分重要 , 距離地球越遠,太陽輻射光強就越低,火星軌道上使用太陽能電池板的效率就比近地軌道上低了很多,甚至是打了對折,進一步超出火星軌道 , 進入木星、土星軌道上,太陽能電池板的效率更低,美國宇航局的“伽利略”木星探測器、“卡西尼”土星及其衛星系統探測器還有飛得更遠的“新地平線”冥王星探測器都使用了放射性同位素電源,除了“伽利略”木星探測器在2003年墜入木星大氣外,目前這些探測器上搭載的放射性同位素電源都處于工作之中 。
進入21世紀第一個10年之后,人類對深空探索的范圍進一步擴大,自阿波羅登月計劃以來,人類已經向月球、火星、木星、土星、甚至是冥王星發射了探測器,傳統的化學能推進方法已經完全不適應深空探索的發展,其中也包括在行星際探索中大規模使用的放射性同位素電源,未來深空探索的方向將向太陽系中軌道推進,其中載人航天任務將延伸至火星軌道,無人行星際探索任務將進一步觸及冥王星軌道,甚至超過冥王星軌道探索冥外天體,因此發展新型空間推進技術是深空任務延伸的基礎,其中大功率的放射性同位素電源和空間核反應堆推進技術是發展前景較好的航天能源形式 。
相比較于核反應堆而言,放射性同位素熱電發生器功率要低,而且兩者的原理也不一樣,放射性同位素熱電發生器為衰變釋放能量 , 而核反應堆為裂變釋放能量 。核能作為航天動力形式是未來深空探索的必備條件之一,在幾種概念型的動力系統中,相比較微波推進、光壓推進甚至是反物質推進技術而言,核動力推進的期望值較高 。
【宇宙飛船的核動力裝置】在大規模使用核電源和核反應堆推進時,更加需要主要輻射屏蔽措施,不僅要防止航天器核動力裝置上的輻射對宇航員造成傷害,還要有效降低來自宇宙的空間電離輻射,隨著人類向深空方向邁進 , 化學能火箭將成為歷史,在研制核電源和核電推進系統時,也可以發展其他新型空間動力,比如光壓驅動推進等,向多元化的空間動力體系邁進 。
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