好奇号上神秘的能量棒
- 2012-9-5 19:01:57
- 类型:原创
- 来源:电脑报
- 报纸编辑:向波
- 作者:
【电脑报在线】虽然好奇号在火星成功降落已经一个月了,但一直以来关于它的消息,仍然占据很多新闻媒体的头版,例如首次接收到外星球发来的语音邮件,借助桅杆相机首次看到火星的陆点全景照片。
虽然好奇号在火星成功降落已经一个月了,但一直以来关于它的消息,仍然占据很多新闻媒体的头版,例如首次接收到外星球发来的语音邮件,借助桅杆相机首次看到火星的陆点全景照片。美国国家航空航天局称,这是人类迈出探索太空的又一小步。然而有爱好者发问,在好奇号之前登陆火星的勇气号和机遇号上都能看到巨大的太阳能电池板,为什么好奇号上没有那对被视为太空飞行器标志的“翅膀”呢?因为它是人类建造的首辆核动力火星车。
相关链接:《好奇号是个摄影爱好者》参见电脑报第34期D08、D09版
核成为太空探索新动力
以前在太空中,飞船只能依靠太阳能来发电,飞船距离太阳越远,阳光越微弱,太阳能电池板的发电能力就越低。月球的自转一周是28天,也就是说一个月球夜会持续14天,黑暗中的月面,温度骤降到零下100多摄氏度,这个时候,如果单一使用太阳能电池,不仅很难保证维持与地面的通讯,车载仪器还有被冻坏的可能。好奇号火星车自重近1吨,大约是2004年登陆火星的机遇号和勇气号的5倍,仅仅依靠太阳能,根本无法供应足够的能量,还要看天脸色,科学家不得不考虑一种替代能源,而核电池不仅不受光照影响,对其他恶劣的外部环境,比如真空、极冷、极热、宇宙辐射等,也基本“免疫”,可以不论日夜,24小时工作,绝对是最佳的选择。
好奇号火星车的动力是由一台多任务放射性同位素热电发生器提供的,它的本质是一块核电池,直径达到64厘米,长约66厘米,重45公斤,发电功率140瓦。主要包括两个组成部分,一个是装填钚-238二氧化物的热源,以及一组固体热电偶。工作原理并不难解释,电池中的放射性核燃料不断进行衰变,释放出热量,要知道钚238在衰变时,表面温度可以达到五六百摄氏度,在经过温差热电转换器的作用,最终形成电流。与核反应堆靠的是裂变反应发电不同,核电池基于衰变反应,能量释放远不如裂变剧烈,虽不足以让火箭升空,却可以用于小规模供电,比如让火星车以低速移动,与地球通话等,比起太阳能发电要靠谱得多。
 
其实早在阿波罗11号飞船登月上,这种核能利用就已经实现了,在尝到甜头之后,美国能源部才决心对结构进行安全性改造升级。去年九月份的时候,美国宇航局还发布了一种手提箱大小迷你核电站的设计概念,这种核电应用更类似于地球上业已存在的钠冷快堆核电站,利用核裂变产生能量,金属冷却,为在月球、火星等遥远星球上执行无人任务时提供电能。可见,由于核应用的稳定和高效性,在航天领域,基于核电池的迷你核电站比太阳能电池更能适应未来太空的探索。
核电民用化非天方夜谭
每每听到“核”字,很多人会立刻联想到蘑菇云、切尔诺贝利事件、福岛核事故,于是对于核电池,也会让人听起来觉得很危险。实际上核动力能源近年来一直被关注,在稳定性、安全性,甚至体积上都有了巨大的进步。
医学上,核电池已用于心脏起搏器和人工心脏。以前在无法解决能源问题时,只能把电源放在体外,但连结体外到体内的管线却成了重要的感染渠道,很让人头疼。眼下植入人体内的微型核电池以钽铂合金作外壳,内装150毫克钚238,整个电池只有 160克重,体积仅 18立方毫米,可以连续使用10年以上。
在我们的日常生活中,所有电子产品都离不开电。面对便携性和续航时间之间的矛盾关系,所有厂商都陷入了困局,所以才有了移动电源的销售火爆。如果给你一块几星期都不需要充电的手机,你估计会马上笑起来,如果告诉你手机电池几年都不用充电,估计你会跳起来。其实这个梦并不遥远,早期大多数核电池通过固态半导体截获带电粒子,因为粒子的能量非常高所以半导体随着时间的推移将受到损伤,为了能让电池长期使用,核电池被制造的可能性非常大,而美国密苏里州大学的研究人员就已经成功为“核电池”瘦身,体积只是略大于1美分硬币,但电力是普通化学电池的100万倍。由于采用了液态半导体材料,还克服了传统电池内部固体芯片容易被放射线的带电粒子损坏的问题,提高了电池的安全性。眼下它进入民用市场的障碍除了安全观念,就只剩下价格了。
核电池横空出世后立即受到大肆追捧,而它在好奇号上的成功应用,不仅是空间探索的重要一步,解决了能源危机,更重要的是让更多人关注核电池,了解核电池,以用一句话概括:“道路是曲折的,前景是光明的”。
 
相关链接:《好奇号是个摄影爱好者》参见电脑报第34期D08、D09版
核成为太空探索新动力
以前在太空中,飞船只能依靠太阳能来发电,飞船距离太阳越远,阳光越微弱,太阳能电池板的发电能力就越低。月球的自转一周是28天,也就是说一个月球夜会持续14天,黑暗中的月面,温度骤降到零下100多摄氏度,这个时候,如果单一使用太阳能电池,不仅很难保证维持与地面的通讯,车载仪器还有被冻坏的可能。好奇号火星车自重近1吨,大约是2004年登陆火星的机遇号和勇气号的5倍,仅仅依靠太阳能,根本无法供应足够的能量,还要看天脸色,科学家不得不考虑一种替代能源,而核电池不仅不受光照影响,对其他恶劣的外部环境,比如真空、极冷、极热、宇宙辐射等,也基本“免疫”,可以不论日夜,24小时工作,绝对是最佳的选择。
好奇号的能量棒与太阳能最大的不同是核反应堆可以在任何环境下发电
好奇号火星车的动力是由一台多任务放射性同位素热电发生器提供的,它的本质是一块核电池,直径达到64厘米,长约66厘米,重45公斤,发电功率140瓦。主要包括两个组成部分,一个是装填钚-238二氧化物的热源,以及一组固体热电偶。工作原理并不难解释,电池中的放射性核燃料不断进行衰变,释放出热量,要知道钚238在衰变时,表面温度可以达到五六百摄氏度,在经过温差热电转换器的作用,最终形成电流。与核反应堆靠的是裂变反应发电不同,核电池基于衰变反应,能量释放远不如裂变剧烈,虽不足以让火箭升空,却可以用于小规模供电,比如让火星车以低速移动,与地球通话等,比起太阳能发电要靠谱得多。
 
其实早在阿波罗11号飞船登月上,这种核能利用就已经实现了,在尝到甜头之后,美国能源部才决心对结构进行安全性改造升级。去年九月份的时候,美国宇航局还发布了一种手提箱大小迷你核电站的设计概念,这种核电应用更类似于地球上业已存在的钠冷快堆核电站,利用核裂变产生能量,金属冷却,为在月球、火星等遥远星球上执行无人任务时提供电能。可见,由于核应用的稳定和高效性,在航天领域,基于核电池的迷你核电站比太阳能电池更能适应未来太空的探索。
核电民用化非天方夜谭
每每听到“核”字,很多人会立刻联想到蘑菇云、切尔诺贝利事件、福岛核事故,于是对于核电池,也会让人听起来觉得很危险。实际上核动力能源近年来一直被关注,在稳定性、安全性,甚至体积上都有了巨大的进步。
未来人类的太空之旅将广泛使用核能源
医学上,核电池已用于心脏起搏器和人工心脏。以前在无法解决能源问题时,只能把电源放在体外,但连结体外到体内的管线却成了重要的感染渠道,很让人头疼。眼下植入人体内的微型核电池以钽铂合金作外壳,内装150毫克钚238,整个电池只有 160克重,体积仅 18立方毫米,可以连续使用10年以上。
核动力的心脏起搏器已经取得成功
在我们的日常生活中,所有电子产品都离不开电。面对便携性和续航时间之间的矛盾关系,所有厂商都陷入了困局,所以才有了移动电源的销售火爆。如果给你一块几星期都不需要充电的手机,你估计会马上笑起来,如果告诉你手机电池几年都不用充电,估计你会跳起来。其实这个梦并不遥远,早期大多数核电池通过固态半导体截获带电粒子,因为粒子的能量非常高所以半导体随着时间的推移将受到损伤,为了能让电池长期使用,核电池被制造的可能性非常大,而美国密苏里州大学的研究人员就已经成功为“核电池”瘦身,体积只是略大于1美分硬币,但电力是普通化学电池的100万倍。由于采用了液态半导体材料,还克服了传统电池内部固体芯片容易被放射线的带电粒子损坏的问题,提高了电池的安全性。眼下它进入民用市场的障碍除了安全观念,就只剩下价格了。
核电池横空出世后立即受到大肆追捧,而它在好奇号上的成功应用,不仅是空间探索的重要一步,解决了能源危机,更重要的是让更多人关注核电池,了解核电池,以用一句话概括:“道路是曲折的,前景是光明的”。
 
本文出自2012-09-10出版的《电脑报》第36期 D.平板数码
(网站编辑:吴融)
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