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嫦娥四号登陆月球背面 还得靠核能!

日期:2019-01-04    来源:核电那些事  作者:何方

国际电力网

2019
01/04
09:18
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关键词: 嫦娥四号 嫦娥四号电力 核电池

  行波堆凉凉的新闻,让我一直心情不好。
 
  不过,3号上午的一则新闻,让我顿时感觉神清气爽,精神振奋。
 
  估计大家都猜到是什么事了。没错!就是我国嫦娥四号成功登陆月球背面,而且是人类首次。
 
  大家可以看看人民日报的号外,感受一下这件事的重大意义。
 
 
  当消息官宣后,国际社会纷纷点赞。钢铁侠的原型,对太空最热爱的美国人马斯克,第一时间在推特上给新华网上该新闻点赞,足见这件事于人类来说多重要。
 
 
  不过,激动之余,肯定会有博学而又爱钻研的小伙伴们提问:
 
  月球背面啊,那可是常年温度在-100℃下的地方,而且没有阳光。这种地方,太阳能电池板失去作用,普通的锂电池也乖乖退场(为啥?想想iPhone天冷时为何会自动关机),月球车上的精密仪器在极寒的温度下,也将难以运行。
 
  嫦娥四号着陆器和月球车必须找个办法获取能量,给自己供热供电,才能在这种苦寒之地生存下来。
 
  那么,嫦娥四号着陆器和其自带的月球车如何获取能量的呢?现在,此地太阳能不能用,普通电池也失效,那怎么办?
 
  办法只有一个:核电池
 
  对于核电池的形象,可能很多小伙伴还停留在科幻电影中,比如《火星救援》中主角,就是靠着核电池,最终逃出火星回到地球的。
 
  虽然出现在科幻电影章,核电池一点也不科幻,而是一项成熟的能源技术。
 
  先说一说核电池的原理。
 
  核电池的原理十分简单。放射性核素发出来的放射性射线本质就是一种能量,既然是能量,那转化为电能即可。
 
  核辐射转化为电能的方式主要有以下几种:
 
  1其一是直接充电有的射线本来就是带电粒子,比如β射线其实就是电子流,既然这样,那就可以直接利用这些电子流对特制的装置进行充电。再简单不过了。2其二是温差发电放射源在发出射线的同时,会产生很大的热量(这也是为什么停堆后,反应堆芯的核燃料会熔化,大家可以据此想一想衰变热的能量有多大)。既然有热量,就可以利用半导体材料,进行温差发电。3其三是光电效应这种方式类似于太阳能发电,先让射线照射到荧光物质上,让荧光物质发光,然后,太阳能电池就可以将光能转变为电能了。
 
  可以说,核电池的原理,比原子弹的原理还简单,更好的消息是,核电池比原子弹制造起来容易多了。
 
  目前,应用最广泛的核电池,是以钚-238为原料制成的。钚-238会发射出α射线,通过特定的转换原件,就可以转换为电能。
 
  核电池最大的优点在于不受干扰,寿命长。
 
  不管外边发生了什么,只要电池内的核素还有辐射,电池就可以一直使用。许多放射性物质的半衰期有数百年之久,这意味着很多核电池可以使用几百年。
 
  现在,甚至有一种以碳-14为原料的核电池。对,你没有看错,就是考古时用来进行判断年代的碳-14。碳-14的半衰期长达5730年,那么,这种核电池的理论寿命可以达到万年以上。
 
  有人可能会问,核电池有辐射,放在旁边人还怎么活?其实这是对放射性的一种误解,可能很少人知道,有些射线,一张纸就可以挡住。比如α射线,本质上就是一个氦核,β射线,本质上就是电子,一张纸就可以这两种射线挡住。
 
  所以通俗地说,利用这两种射线做成的核电池,只要用金属膜包好,就完全不会对人体造成影响。

 
  美国是世界上最早研究出核电池并投入太空探索的国家,1959年,美国就研制出第一颗核电池,并于1961年首次将核电池装备在人造卫星上,此后,美国先后发射了四十多颗靠核电池供电的太空飞行器。
 
  这其中就有大名鼎鼎的阿波罗登月飞船(人类首次登月的飞船,核电池主要用来给宇航员取暖,相当于一个暖手宝),“好奇号”火星车,以及后来的“新视野号”冥王星探测器等。
 
  看着美国人经常用核电池放卫星,苏联也不甘落后,从20世纪60年代开始,苏联也向太空发射了20多颗带核电池的卫星。不过,苏联人的卫星技术不太靠谱,老喜欢往下面掉,而现在又带了核电池,搞得世界各国都人心惶惶的。
 
  后来,在国际社会的强烈抗议下,苏联不得不在1988年停止发射带有核电池的卫星。不过,不管怎么说,苏联是当时在太空技术上唯一能与美国抗衡的国家。而此后,继承苏联太空技术衣钵的俄罗斯,现在已经能造出性能良好的核电池,甚至能给美国NASA供货。
 
  我国的航天事业虽然发展比较晚,但是很多人都了解我国对前沿技术那种欲求不满的态度。我国一向认为,任何新技术,不管有没有用,也不管现在用得上用不上,先掌握它们再说!
 
  六十年代,当我国领导人看着美苏两国不断的放卫星(太空中飞的卫星)时,那叫一个羡慕嫉妒恨啊。当听说美苏的卫星上还搭载了核电池以后,我国领导人更是夜不能寐,也连忙开始埋头捣鼓起了核电池。
 
  1971年,我国第一颗人造卫星发射后一年,我国的第一块核电池就造出来了,但是苦于卫星少,用不上,这个技术也只能暂时保存起来,待有用的时候拿出来。
 
  进入21世纪后,我国在北斗定位系统和登月工程等太空项目上进展神速,对核电池的需求越来越强烈。这个时候,技术储备的好处就显现出来了。
 
  2006年,我国科学家打开了这项尘封已久的核电池技术,并进行技术改进,很快就造出了用同位素钚-238提供能量的核电池。
 
  2010年,该技术进一步改善,我国研发出转换效率更高的核电池,完全满足登月和北斗卫星运行的需要。
 
  由于有自己的核电池,2013年,嫦娥三号第一次带着刻着中国印记的核能心脏,优雅地降落在了月球,放下了自己的小宠物“玉兔”月球车。
 
  我国核电池的研发,再一次用事实表明了自己掌握核心技术的重要性。由于核电池的技术储备,当我们需要核电池技术时,拿出来就能用,而不像行波堆,美国总统一句话,我们几年的付出就白费了。
 
  据了解,登月月球背面的嫦娥四号其实是嫦娥三号的备用。不过,虽然嫦娥四号与嫦娥三号构造一样,但是嫦娥四号勇敢地降落在了月球背面的极寒之地,不仅创造了人类探索月球的新纪录,而且在更加恶劣的环境,执行更加新奇的科学任务。我只要随便遐想一下,都为之激动不已。
 
  对于一个有理想的国家来说,探索月球,只是他太空梦的第一步,他的太空梦应该是浩瀚的宇宙,乃至无限时空。
 
  而核电池,则坚定地在这场太空征途中,坚定地,默默地做一些微小但意义重大的工作,服务于我国的太空梦。
 
  最后,以嫦娥四号发回的月球背面照片作为本文的结束。

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