揭秘好奇號核電池工作原理:可繼續供能14年

好奇號核電池模型

好奇號火星車是美國宇航局迄今最為先進的火星車，大小與一輛小汽車接近，以核電池作為動力。好奇號于2011年十一月發射升空，預計于北京時間八月六日13時31分在火星著陸，將首次采用特殊設計的“天空起重機”系統著陸。按計劃，好奇號將在火星蓋爾隕坑著陸，執行兩年的考察任務，探索火星過去或今朝是不是存在合適生命的環境。

以下為美國宇航局官方公布的好奇號核電池工作原理：

好奇號火星車的動力是由一臺多任務放射性同位素熱電發生器(MMRTG)供應的，這臺設備由美國能源部供應。這臺發電機本質上是一塊核電池，它可以將熱能轉化為電能。它緊要包括兩個組成部分：一個裝填钚-238二氧化物的熱源，以及一組固體熱電偶，它們可以將钚-238出現的熱能轉化為電力。它蘊含4.8公斤的钚氧化物，可以供應穩定的熱能用于火星車上供電，并確保好奇號能夠挨過火星漫長嚴寒的冬季。

同位素熱電發生器在過去很長一段時間內讓美國宇航局得以開展太陽系的檢測活動。比如飛往月球的阿波羅項目，著陸火星的海盜號項目，以及飛往太陽系邊緣的先行者和旅游者號飛船項目，尤利西斯太陽檢測器，伽利略號木星檢測器，卡西尼號土星檢測器，以及新地平線號冥王星和柯伊伯帶檢測器等等，都采用了這種同位素熱電發生器。

而多任務放射性同位素熱電發生器則是新一代設備，專門設計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境中使用。除此之外，它還采用了更加靈活的模塊化設計，可以適應多種不同的任務需求，供能相對穩定。這一設備的設計目標包括確保設備的高度安全，優化功能，至少可以保證14年的供能，并在此基礎上做到質量最小化。這臺設備直徑約64厘米，長66厘米，重量45公斤。

和這種發電機的之前幾代相同，多任務放射性同位素熱電發生器同樣是由幾層保護材料，其中灌裝了钚氧化物燃料。這些保護層緊要是考慮一旦發生預料之外的事故時可以戒備钚燃料外泄，這一防泄漏技術之前都經受過撞擊實驗。萬一火箭發射時出現意外，這些核燃料發生泄漏或者讓任何民眾暴露于核輻射中的可能性非常低。在發電機中使用的钚燃料和用于核武器中的燃料不同，前者不會發生核爆炸。并且這些核燃料都采用了特殊的陶瓷形態加工，因此不會對人體健康構成重大危害，除非它們發生破裂，成為纖細的碎屑或者發生蒸發，然后被人體吸入或吞下。倘若好奇號的發射發生意外，人們可能遭遇的核輻射劑量約為5~10毫雷姆，相當于約莫一周內人體所受到的自然背景輻射值。一般的美國人每年回受到約莫360毫雷姆來自自然界的背景輻射，如氡和宇宙射線等。

多任務放射性同位素熱電發生器出現的電力用來為兩塊鋰電池充電。這些電池將確保在設備運行短時間內超出發電機功率時火星車依然可以應對此類峰值用電負荷。每塊電池的容量是42安培小時，由美國雅得尼技術公司(Yardney)制造。按照設計這些電池將在每一火星日完成一次充電-放電循環

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