2020年7月23日，中國第二個火星探測器「天問一號」成功發射升空，如果一切正常，預計於2021年2月份抵達火星。
美國幾十年前就開始探測火星了，2012年8月，NASA的好奇號火星車成功登陸火星，這雖然是美國的第4臺火星車，但它卻是世界上第1輛採用核動力驅動的火星車。
上圖為好奇號火星車。
我國的嫦娥4號月球探測器就使用了中俄聯合研製的核電池，這也是我國的太空飛行器首次使用核電池。
老美的技術比較先進，在1961年就為人造衛星用上核電池了。而發射於1977年的旅行者1號探測器也使用了核電池，所以能夠持續工作幾十年，預計到2025年才會失去電力。
天問1號火星探測器雖然也搭載了一輛火星車，但是還是使用的太陽能電池供電。為什麼我國不為火星車裝上核燃料電池？
什麼是核電池，有什麼優點？
核電池，簡單來說就是將核能轉換為電能的裝置。世界上最早的核電池是美國於上世紀50年代研發出來的。除了一些太空飛行器，心臟起搏器中也採用了這種電池。最小的核電池僅比硬幣大些。
上圖就是微型核電池，這一類小型核電池可以為心臟起搏器供電。
通常有三種方式可以產生核能，分別是核聚變、核裂變和核衰變。核聚變還在研究當中。核裂變已經用於發電，核潛艇中就用的是小型核裂變反應堆，不過要想裝到太空飛行器上，技術上還達不到。
上圖為核動力潛艇。
核衰變就是放射性元素的衰變，通常包括阿爾法衰變、貝塔衰變和伽馬衰變，在衰變過程中能夠釋放出能量，不過能量沒有核聚變和核裂變那麼強。
上圖為放射性元素的三种放射性衰變。
核電池又叫做放射性同位素發電裝置，種類非常多，應用較廣泛的是溫差式核電池和熱機轉換核電池。其中，溫差式核電池通常被用於太空飛行器，它利用具有熱電效應的材料將核衰變過程中釋放出的能量（熱能）轉化為電能，然後供太空飛行器使用。
上圖為NASA的放射性同位素溫差發電裝置的主要結構，中心的核燃料棒就是二氧化鈽。
不過，並非所有具有放射性的元素都能當核電池材料。必須要達到一定功率，才能供太空飛行器使用。目前，國際上普遍使用的是鈽-238這種人造放射性核素，它的半衰期在87.7年，利用的是阿爾法衰變過程中釋放的能量。嫦娥4號和好奇號就採用的是這種電池。
上圖為鈽-238 核燃料棒。
核電池具有結構簡單、可靠性高、能量密度大、壽命長等優點，幾乎不會受周圍環境的影響，可以在很惡劣的環境下穩定地輸出電力。
為什麼天問1號不使用核電池？
太空飛行器的主要能源就是太陽能和核能。之所以要在探測器中使用核電池，是因為離太陽越遠，太陽能電池所能提供的電力就越弱。在火星軌道所能接收到的太陽輻射僅為地球軌道的40%。在火星上，你看到的太陽不僅更小，而且亮度也更弱。
上圖就是火星上拍到的太陽，陽光比地球上弱很多。
而且在某些探測任務過程中還會經歷黑夜等問題，為了保證探測任務正常進行，以及探測器內的設備不被低溫損毀，必須持續而穩定地為探測器上的設備供電，因此有時必須使用核電池。不過，使用了核電池的探測器，也會使用太陽能電池，兩者互為補充。
首先，我國的第1塊核電池雖然誕生於1971年，不過我國的核電池技術並不成熟，製造的核電池轉化率太低。嫦娥4號使用的核電池功率僅3瓦多，並且轉化率不到1‰；而好奇號使用的核電池的功率達到了110瓦，轉化率達到了4.3‰。要想達到同樣的輸出功率，以我國目前的技術，需要塞更多的核燃料，這意味著探測器的總重量會增加，這會加大發射難度。
其次，核電池中使用的材料具有放射性，對火箭發射系統的安全性和穩定性的要求也更高。我國是首次自主發射火星探測器，萬一發射過程中出現問題，會產生很大的安全風險。美國之前就發生過類似的事件，導致-238被釋放到大氣中。
此外，鈽-238由於是人造核素，生產成本極高，並且產量也有限，不能隨便亂用。天問一號不僅是我國首個行星探測任務，也是第1個火星探測任務，預期壽命只有三個月，具有一定的試驗性質，所以要謹慎。而且天問1號本身攜帶的探測儀器並不多，只需用太陽能便可以滿足基本要求。科研也是有預算的，錢不能隨便亂花，要用在刀刃上。
上圖為天問1號火星車。
搞科研，不能盲進，步子跨大了，容易出問題。美國在此前的火星探測任務中，也沒有率先使用核燃料電池，就是綜合考量的結果。
可以肯定，我國在未來的火星探測任務中，如果火星車需要長距離、長時間運行，並且攜帶了較多的科研儀器，肯定會使用核燃料電池，不然光靠太陽能是滿足不了需求的。
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