好奇號(hào)核電池模型

好奇號(hào)火星車(chē)是美國(guó)宇航局迄今最為先進(jìn)的火星車(chē)，大小與一輛小汽車(chē)接近，以核電池作為動(dòng)力。好奇號(hào)于2011年十一月發(fā)射升空，預(yù)計(jì)于北京時(shí)間八月六日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(chē)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)供應(yīng)的，這臺(tái)設(shè)備由美國(guó)能源部供應(yīng)。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。它重要包括兩個(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出現(xiàn)的熱能轉(zhuǎn)化為電力。它包含4.8公斤的钚氧化物，可以供應(yīng)穩(wěn)定的熱能用于火星車(chē)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(xiàn)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(zhuān)門(mén)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)層重要是考慮一旦發(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。假如好奇號(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(xiàn)等。

多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器出現(xiàn)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(chē)仍然可以應(yīng)對(duì)此類(lèi)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)