上周胡撩,最振奮人心的新聞逮赋,當(dāng)然就是我國(guó)嫦娥四號(hào)成功登陸月球背面京嗽,而且是人類(lèi)首次。當(dāng)嫦娥四號(hào)在月球背面登陸成功的消息被“官宣”后卓奄,不僅全國(guó)一片喝彩墨叛,國(guó)際社會(huì)也都紛紛點(diǎn)贊,足見(jiàn)這件事于人類(lèi)來(lái)說(shuō)多重要模蜡。激動(dòng)之余漠趁,肯定會(huì)有博學(xué)而又愛(ài)鉆研的小伙伴們提問(wèn):為什么在月球表面登陸是一件影響這么重大的事情呢?它和阿波羅計(jì)劃登月成功又有什么區(qū)別呢?
原來(lái),月球背面雖然也會(huì)有陽(yáng)光忍疾,但也存在著漫長(zhǎng)的“月夜”闯传。地球的夜晚雖然只有短短的12小時(shí),但是月球的夜晚長(zhǎng)蕩14天卤妒。那里也是常年溫度在-100℃下的地方甥绿。這種時(shí)候,太陽(yáng)能電池板就會(huì)失去作用则披,普通的鋰電池也無(wú)法勝任如此惡劣的環(huán)境共缕,只能“默默離場(chǎng)”。
月球車(chē)上的精密儀器在極寒的溫度下士复,也將難以運(yùn)行图谷。在這種情況下,嫦娥四號(hào)著陸器和月球車(chē)必須找個(gè)辦法獲取能量阱洪,給自己供熱供電便贵,這樣才能在這種苦寒之地生存下來(lái)。那么弱豹,在月夜的時(shí)候遂辐,嫦娥四號(hào)著陸器和其自帶的月球車(chē)如何獲取能量的呢?現(xiàn)在,此地太陽(yáng)能不能用履婆,普通電池也失效骤扰,怎么辦?
辦法只有一個(gè):核電池。
對(duì)于核電池的形象酝遇,可能很多小伙伴還停留在科幻電影中图汪,比如電影《火星救援》中的男主角,就是靠著核電池的能源支撐驳芙,最終逃出火星回到地球的讳汇。而在現(xiàn)實(shí)中,核電池一點(diǎn)也不科幻掰闯,而是一項(xiàng)成熟的能源技術(shù)枪第。
核電池的原理十分簡(jiǎn)單。放射性核素發(fā)出來(lái)的放射性射線本質(zhì)就是一種能量的钞,既然是能量兜蠕,那轉(zhuǎn)化為電能即可扰肌。核輻射轉(zhuǎn)化為電能的方式主要有以下幾種:一是直接充電,有的射線本來(lái)就是帶電粒子熊杨,比如β射線其實(shí)就是電子流曙旭,既然這樣,那就可以直接利用這些電子流對(duì)特制的裝置進(jìn)行充電;二是溫差發(fā)電晶府,放射源在發(fā)出射線的同時(shí)桂躏,會(huì)產(chǎn)生很大的熱量(這也是為什么停堆后,反應(yīng)堆芯的核燃料會(huì)熔化川陆,大家可以想象衰變熱的能量有多大)剂习。既然有熱量,就可以利用半導(dǎo)體材料较沪,進(jìn)行溫差發(fā)電;三是利用光電效應(yīng)鳞绕,這種方式類(lèi)似于太陽(yáng)能發(fā)電,先讓射線照射到熒光物質(zhì)上尸曼,讓熒光物質(zhì)發(fā)光们何,然后,太陽(yáng)能電池就可以將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芰恕?/p>
可以說(shuō)协包,核電池的原理帅珍,比原子彈的原理還簡(jiǎn)單忠牛,核電池的制造業(yè)比原子彈容易多了幔憋。
目前,應(yīng)用最廣泛的核電池克鼠,是以钚-238為原料制成的全乙。钚-238會(huì)發(fā)射出α射線,通過(guò)特定的轉(zhuǎn)換原件滚尼,就可以轉(zhuǎn)換為電能侄伟。
核電池最大的優(yōu)點(diǎn)在于不受干擾、壽命長(zhǎng)鉴吕。不管外邊發(fā)生了什么撇委,只要電池內(nèi)的核素還有輻射,電池就可以一直使用捌唾。許多放射性物質(zhì)的半衰期有數(shù)百年之久汪仰,這意味著很多核電池可以使用幾百年。
現(xiàn)在吆视,還有一種以碳-14為原料的核電池典挑。碳-14的半衰期長(zhǎng)達(dá)5730年,這種核電池的理論壽命也可以達(dá)到萬(wàn)年以上啦吧。
有人可能會(huì)問(wèn)您觉,核電池有輻射拙寡,放在旁邊人還怎么活?其實(shí)這是對(duì)放射性的一種誤解。有些射線琳水,一張紙就可以擋住肆糕。比如α射線,本質(zhì)上就是一個(gè)氦核在孝,β射線擎宝,本質(zhì)上就是電子,一張紙就可以這兩種射線擋住浑玛。所以绍申,利用這兩種射線做成的核電池,只要用金屬膜包好顾彰,就完全不會(huì)對(duì)人體造成影響极阅。
美國(guó)是世界上最早研究出核電池并投入太空探索的國(guó)家,1959年蜻罕,美國(guó)就研制出第一顆核電池蛹鼎,并于1961年首次將核電池裝備在人造衛(wèi)星上,此后涯贝,美國(guó)先后發(fā)射了四十多顆靠核電池供電的太空飛行器列充,這其中就有大名鼎鼎的阿波羅登月飛船、“好奇號(hào)”火星車(chē)跃呛,以及后來(lái)的“新視野號(hào)”冥王星探測(cè)器等频咨。在阿波羅登月飛船上,核電池的主要作用就是給宇航員取暖秦砌,相當(dāng)于一個(gè)暖手寶埃账。
從20世紀(jì)60年代開(kāi)始,前蘇聯(lián)也向太空發(fā)射了20多顆帶核電池的衛(wèi)星经聊。此后唱棍,繼承蘇聯(lián)太空技術(shù)衣缽的俄羅斯,現(xiàn)在也能造出性能良好的核電池守譬,甚至能給美國(guó)NASA供貨估喷。
我國(guó)的核電池發(fā)展于上世紀(jì)六十年代。1971年澈灼,我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射后一年竞川,我國(guó)就生產(chǎn)出了第一塊核電池。但是當(dāng)時(shí)苦于衛(wèi)星少蕉汪、用不上流译,這個(gè)技術(shù)也只能暫時(shí)保存起來(lái)。
進(jìn)入21世紀(jì)后,我國(guó)在北斗定位系統(tǒng)和登月工程等太空項(xiàng)目上進(jìn)展神速福澡,對(duì)核電池的需求越來(lái)越強(qiáng)烈叠赦。這個(gè)時(shí)候,技術(shù)儲(chǔ)備的好處就顯現(xiàn)出來(lái)了革砸。
2006年除秀,我國(guó)科學(xué)家打開(kāi)了這項(xiàng)塵封已久的核電池技術(shù),并進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)算利,很快就造出了用同位素钚-238提供能量的核電池册踩。2010年,該技術(shù)進(jìn)一步改善效拭,我國(guó)研發(fā)出轉(zhuǎn)換效率更高的核電池囤檐,完全滿足登月和北斗衛(wèi)星運(yùn)行的需要。2013年甜湾,嫦娥三號(hào)第一次帶著國(guó)產(chǎn)核電池降落在了月球膊护,放下了“玉兔”月球車(chē)。
我國(guó)核電池的研發(fā)兜充,再一次用事實(shí)表明了自己掌握核心技術(shù)的重要性淋渤。由于核電池的技術(shù)儲(chǔ)備,當(dāng)我們需要核電池技術(shù)時(shí)雄睦,拿出來(lái)就能用荷十。對(duì)于一個(gè)有理想的國(guó)家來(lái)說(shuō),探索月球娇裁,只是他太空夢(mèng)的第一步从秃,他的太空夢(mèng)應(yīng)該是浩瀚的宇宙,乃至無(wú)限時(shí)空证账。而核電池钢战,則堅(jiān)定地在這場(chǎng)太空征途中沾尔,堅(jiān)定地除踱,默默地做一些微小但意義重大的工作,服務(wù)于我國(guó)的太空夢(mèng)吩抓。