玉兔二號第23次成功喚醒！扛住零下180度超低溫全靠這小箱子

2020-10-16 宇宙印象

編者按：近日，玉兔二號月球車被成功喚醒，在月球背面度過了647個地球日。玉兔二號能夠在月面完成近2年的運行，與一整套溫度控制系統有關，最關鍵的因素就是這個箱子，讓月球車扛住零下180度超低溫。

宇宙印象｜頭條獨家 深度科普欄目第1704期

據中國國家航天局消息，正在月球背面進行考察任務的玉兔二號月球車在10月10日成功喚醒，這是玉兔二號的第23個月晝，著陸器則在10月11日被喚醒，兩個系統目前運行正常。在第23個月晝喚醒之後，玉兔二號和嫦娥四號一共在月球背面度過了647個地球日，從2019年1月開始，玉兔二號和嫦娥四號就在月球背面一直工作到今天，實現了超期服役。玉兔二號能夠在月面完成近2年的運行，與一整套溫度控制系統有關。


圖片解讀：玉兔二號在2019年成功登陸月球背面，是人類第一個在月球背面軟著陸的月球車

圖片解讀：月球車需要核電池保溫，印度研發的維克拉姆著陸器就沒有保溫功能，因此設計壽命只有15天

玉兔二號上搭載了用於保溫的同位素電池，這種核電池與美國宇航局使用的鈽238同位素熱電發生器有一定的區別，後者可為探測器提供全部電力供應，而玉兔二號上的同位素電池主要以保溫為主，用來對抗月球表面零下180度的超低溫。

月球上幾乎沒有大氣結構，因此月球表面白天的溫度可達到上百攝氏度，夜間冷卻的也非常快，可低至零下180攝氏度。如此寒冷的溫度下，沒有儀器能夠扛得住超低溫-高溫的變化，那麼如何讓儀器保溫就成了一個必須解決的問題。印度研發的維克拉姆著陸器就沒有保溫功能，因此設計壽命只有15天，一旦進入月夜時，維克拉姆著陸器就無法扛住月夜的超低溫，只能失去聯繫。只不過維克拉姆著陸器在軟著陸階段墜毀，也就沒有了後續的著陸任務。


圖片解讀：鈽238同位素熱電發生器

圖片解讀：這是好奇號上使用的鈽238同位素熱電發生器，長度比一個成年人要矮一些

由此可見，深空任務中對電力的持續供應能力提出了較高的要求，我們國產核電池由中國原子能科學研究院研發，在2006年時我國就研發出第一個鈽238核電池，填補了我國核電池的空白。鈽238核電池在衰變時表面溫度可達到500至600攝氏度，我們看到的鈽金屬呈現出紅色，這是因為其衰變釋放了大量的能量。這時候鈽238就像一個暖寶寶，持續發熱，可讓周圍的儀器保持一定的溫度。如果將這些溫度轉換為電力，就可以為探測器提供電力，這招適合那些遠離太陽的探測器，不需要太陽能電池板提供電力。


圖片解讀：玉兔二號著陸器

嫦娥4號上搭載的核電池極大改善玉兔二號在月面上的運行條件，鈽238的半衰期為88年，理論上在80多年的時間內都可以溫度輸出電力。但是探測器的壽命要堅持30年運行不壞，那應該是一個傳奇，至少到目前為止，旅行者1號和2號算是運行時間長的，從1977年入軌運行到今天，大約40年的時間，已經有多臺儀器失靈，但還沒有失聯。美國宇航局的深空探測器幾乎都依靠核電池提供電力，我們在嫦娥4號上成功驗證這個技術後，將來可大量應用於深空探測器，可解決能量不足的問題。宇宙印象為今日頭條獨家，其他均為假冒，轉載均為非法。

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