不學美國用核電池,就是技不如人?詳解嫦娥五號背後的難言之隱

2021-01-09 Openidea腦洞大開

美國旅行者號使用核電池續航至今,嫦娥五號為何不使用?

1977年,美國發射「旅行者1號」及「旅行者2號」空間探測器,目的是探測外層星系空間,至今已過去了40幾年,旅行者號仍在繼續工作。核電池是旅行者號工作至今的重要原因之一,且預計將續航到2025年。

核電池續航能力如此強大,為何我國嫦娥五號卻沒有使用呢?

首先我們來了解一下核電池。放射性元素衰變後會釋放出具有熱能的射線,而核電池就是利用半導體換能器將熱能轉變為電能製造而成的,因而它也叫「放射性同位素電池」。其外形和普通乾電池差別不大,但內部裝有放射性同位素源及熱離子或熱電偶式轉換器。

一般核電池可分為低電壓型和高電壓型兩類。低電壓型主要用於醫學領域,這種核電池體積非常小,主要用於驅動心臟起搏器,可使其持續工作10年以上,目前全世界有成千上萬的心臟病人植入了核電池驅動的心臟起搏器,讓他們減少了再次開胸更換電池的痛苦。

而高電壓型則用於航天工業領域。一般人造衛星通過太陽能發電,但在月球上一個月裡有半個月都是黑夜,這使得太陽能電池無法正常工作;另一方面,人類探索的星系空間離太陽越來越遠,太陽光照逐漸變弱,導致太陽能電池沒有足夠的續航能源。

此時便凸顯出了核電池的優勢,它不受溫度、化學反應、壓力、磁場等外界環境影響,可持續不斷的釋放能量,工作時間長,可保證人造衛星或航天探測器持續工作。核電池的出現給人類探索外太空提供了能量基礎,這也是「旅行者號」探測器工作40幾年的動力支撐。

我國首次使用核電池是在嫦娥三號的著陸器及月球車上,當月球黑夜來臨,溫度驟降至-150到-180度,為了保證月球車上的設備不被凍壞,月球車在夜晚進入休眠期並利用核電池產生的熱量保溫,白天到來後又更換成太陽能電池。

而我國的嫦娥五號探月任務全都是在白天完成,因此並不需要核電池。雖然核電池擁有眾多有優勢,但它也有不可避免的缺點。前面提到核電池利用的放射性元素衰變帶來的熱能,而放射性元素一般都會產生輻射汙染,如果沒有進行妥善防護,將會帶來巨大威脅。

歷史上就曾出現過意外,1964年,美國的一枚衛星運載火箭失靈,導致上面的核電池爆炸,其中的放射性物質散落在全球,引發人們廣泛關注;1968年時美國的天氣衛星脫離軌道,掉落太平洋,後來經過多番尋找,才將裡面的核電池完整取出。

除此之外,目前核電池中的主要放射性元素鈽-238,並不能在大自然中找到,只能進行人工製取,這導致核電池使用成本極其高昂,且嫦娥五號使用太陽能電池就足夠,因此並不需要核電池。

核電池給人類探索外太空提供了能量支持,而我們目前還需要思考的,是如何解決核電池的成本以及安全問題。

相關焦點

  • 不學美國用核電池,就是技不如人?嫦娥五號背後有何難言之隱?
    美國旅行者號使用核電池續航至今,嫦娥五號為何不使用? 1977年,美國發射"旅行者1號"及"旅行者2號"空間探測器,目的是探測外層星系空間,至今已過去了40幾年,旅行者號仍在繼續工作。核電池是旅行者號工作至今的重要原因之一,且預計將續航到2025年。
  • 嫦娥五號和天問一號,為何不學美國火星車用核電池,技不如人?
    嫦娥仙子月宮取寶,天問一號火星探路,中國航天接連放大招,經歷了高光時刻。但是啊,細心的網友注意到一個細節:美國「好奇」號火星車安裝了核電池,在火星上開了8年,仍然精力充沛。其實不只好奇號,曾經的旅行號1號、2號、阿波羅登月飛船、新視野號,最新的毅力號等等,都使用了核電池,反觀我們的的當家花旦嫦五和天問一號,依然是渾身披掛電池板,是它們不需要核電池,還是技不如人呢?
  • 中國太空飛行器核電池技術與美國技術相差還有多遠
    嫦娥仙子月宮取寶,天問一號火星探路,中國航天接連放大招經歷的高光時刻,但是細心的你注意到一個細節沒有,美國好奇號火星車安裝了核電池在火星上開了8年仍然精力充沛,其實不止好奇號,曾經的旅行者一號,二號,阿波羅登月飛船,新視野號,最新的毅力號等等,都使用了核電池,反觀中國的「當家花旦」嫦娥五號和天問一號依然是渾身披掛電池板,是它們不需要核電池,還是技不如人呢?
  • 嫦娥三號的核電池:動力持久不怕凍還可取暖
    龐之浩說,月晝月夜有330多攝氏度溫差,必須保證各載荷在寒冷的月夜下著陸器和探測器不被凍壞,太陽出來時再自動喚醒開始工作。為突破長時間經受嚴寒難關,在月球上過夜,嫦娥三號將攜帶核能電池飛天。核電池對將在月夜環境下生存的嫦娥三號的保溫至關重要。
  • 直播畫面卡頓,嫦娥五號月球著陸,真不如半個世紀前阿波羅登月?
    有的說嫦娥五號那麼先進,連個直播都看不安穩,阿波羅當年的視頻都清晰又流暢,還不如人家半個世紀以前的技術! 如果說只是為了測控太空飛行器的話,攝像頭這些統統都是不需要的,因為只需要探測器傳回的參數,即可在計算機中生成一個實時的動畫,而且這個動畫中探測器的所有姿態都是實時反映的,相信很多學編程的朋友製作一個應該不會很難!
  • 嫦娥五號成功升空,背後的精神值得我們所有人學習~
    今日凌晨四點三十分,嫦娥五號成功發射升空。這標誌著中國航天事業跨上新臺階,中國對宇宙的探索更近了一步。這次航空器升空的主要目的是採集2公斤的月球土壤並送回地球,因此嫦娥五號也被網友調侃稱為「挖掘機」。嫦娥五號成功升空,是無數科研人用辛勤的汗水堆砌而成。他們身上的航天精神值得我們每一位學生學習。1.工匠精神。航天事業也可以稱為航天行業,是許多從事太空飛行器研究製造發射的工作者構成的行業。每一位工作者,他們身上都具有著對這一行業的熱愛與熱忱的心,這就是工匠精神。
  • 嫦娥五號「打水漂」返回地球,驗證載人登月,阿波羅不敢玩
    許多人產生疑問,為什麼太空飛行器不直接降落到地面,而偏要在大氣層上面跳幾下,如果不是「多此一舉」,難道這背後有什麼深意嗎?其實這些說法都不對,「打水漂」是嫦娥五號從月球返回時要驗證的一項的基本技能,以後會經常用,並且這項技能也不是嫦娥第一個用,當初美國阿波羅11號飛船就是碰巧打著水漂回到地球的
  • 嫦娥五號落月背後的800秒
    隨著發動機反推力的撤離,嫦娥五號得以翩然落月。 嫦娥五號4條「腿」不一般落月的關鍵在於平穩。 據中國航天科技集團五院專家介紹,離開了發動機的反推,嫦娥五號是以自由落體形式著陸的。雖然月球引力較小,降落高度也不高,但撞擊月面時仍會形成一定衝擊載荷。
  • 直播畫面卡頓中斷,嫦娥五號月球著陸器真不如51年前的阿波羅?
    為了嫦娥五號任務的順利進行,我國這幾年新建設了好幾臺大型射電天線、完善了天鏈衛星星座、還派出了三艘航天測量船遠出太平洋,因此嫦娥五號整個著陸過程以及上升段軌道對接的信號傳輸都不存在信號傳輸的問題。 但是科學家們關心的東西往往跟公眾所追求的相去甚遠。
  • 直播畫面卡頓中斷,嫦娥五號月球著陸器真不如51年前的阿波羅?
    許多人紛紛在社交平臺鬧意見,說既然嫦娥五號這麼先進,為什麼連一個電視直播都搞不定,你看看人家美國,1969年阿波羅11號登月就實現了電視直播,那畫面儘管模糊些,卻也比咱們流暢多了。為了嫦娥五號任務的順利進行,我國這幾年新建設了好幾臺大型射電天線、完善了天鏈衛星星座、還派出了三艘航天測量船遠出太平洋,因此嫦娥五號整個著陸過程以及上升段軌道對接的信號傳輸都不存在信號傳輸的問題。
  • 去月球「挖土」,嫦娥五號發射背後有個益陽「男保姆」
    塔架構造有數以萬計的零部件,符一行要檢查好每一個連接鍵、每一顆螺絲釘是否緊固,連接是否可靠,插銷是否插穩,油管接頭是否漏油,因為每一個不到位的細節都會為發射埋下可怕的隱患。「我們這個工作就是火箭的保姆,必須要用生命保證火箭的安全。」這位益陽小夥笑稱自己為長徵五號的「超級保姆」。
  • 這就是中國智慧!嫦娥五號完美落月的背後,四大高新科技不容忽視
    12月1日23時11分,嫦娥五號探測器成功著陸在月球預選著陸區,是我國第三個成功月面軟著陸的探測器。著陸過程中,著陸器配置降落相機拍攝圖像並傳回著落影像圖。成功著陸後,將開始探索和採集月球樣品。這看似輕鬆的一幕,實際上卻歷盡艱辛,……這背後離不開四大高新科技的保駕護航。
  • 「嫦娥五號」升空,美國為何著急要求分享數據?難道美國登月有假
    靜心科技,一個靜心看待世界的人!11月24日凌晨4點30分,中國用長徵遠程五號運載火箭成功發射嫦娥五號月球探測器。這一天,中國人倍受鼓舞,國外也沒有閒著。這句話怎麼聽,都不像是在祝福中國「嫦娥五號」成功發射,反倒是讓人覺得有些不舒服。不少中國網友紛紛表示,你們美國動不動禁止中國學者參與國際天文學術會議,不斷對我們技術封鎖,現在還想讓我們分享數據,沒門!
  • "嫦娥五號"升空,美國為何著急要求分享數據?難道美國登月有假
    這句話怎麼聽,都不像是在祝福中國"嫦娥五號"成功發射,反倒是讓人覺得有些不舒服。不少中國網友紛紛表示,你們美國動不動禁止中國學者參與國際天文學術會議,不斷對我們技術封鎖,現在還想讓我們分享數據,沒門!還有網友表示,為何美國如此著急要中國嫦娥五號的樣本數據?這個樣本數據是真的如此重要嗎?
  • 嫦娥三號採用核動力 比"好奇號"不遜色
    技術人員們忙碌的身影讓人感覺到,這裡的工作緊張而有序。在AIT大廳內,五院總裝與環境工程部的試驗人員們正在進行嫦娥三號探測器的熱試驗準備工作,通過本次試驗來最終確認其能否忍受在奔月、落月過程中所要承受的嚴峻考驗。
  • 嫦娥五號月表挖土,你可知背後有多少國防專利?
    這又牽扯到一系列的技術問題,簡單來說就是土太硬、熱量散不掉、採的樣品不好封存等等...於是,這下厲害了,原來嫦娥五號月表挖土背後,很大一部分專利都是「國防專利」!所以,嫦娥五號挖土可能...哦不,應該是肯定,還有更多的國防專利或者國家機密,咱們是看不到的。此外,能看到的專利還有嫦娥五號的「返回器」專利,學名叫「月地高速再入返回飛行器」,外觀專利如下左圖,結構分解圖來自百度百科。
  • 了解嫦娥五號在月球展示國旗的背後努力
    打開APP 了解嫦娥五號在月球展示國旗的背後努力 朝暉 發表於 2020-12-04 11:23:58 經過約19小時月面工作,探月工程嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣,12月3日23時10分,上升器帶著月球「土特產」順利升空,踏上返航之旅。
  • 大陸人不知道美國登月?臺灣名嘴酸言酸語嘲諷嫦娥五號,當起了"井底之蛙"
    近段時間,嫦娥五號成功發射引起了海內外的注意,作為中國探月工程當中階段性收尾工作,這次發射也傳遞了非常重要的信號。那就是中國載荷能力最強的火箭長徵五號技術已經成熟。事實上,早在2017年7月的時候,中國就測試了長徵五號,但很遺憾的是,那次試射並沒有成功,由於那次火箭發射的失利,嫦娥五號的發射也一再被推遲。直到多年以後,嫦娥五號的登月任務又被提上日程。而這次嫦娥五號也是中國航空航天史上第一部登上月球並且進行收集活動的探測器。同時也是人類社會最近44年以來再一次有相關的探測器登上月球。
  • 南京航空航天大學,嫦娥五號背後功臣,被美國列為制裁「黑名單」
    至此,嫦娥五號完成了偉人「上九天攬月」的偉大構想,我國探月工程「繞」「落」「回」三步走計劃也一一實現。我國嫦娥五號的成功,探月工程的功成名就,離不開我國各大高校、科研機構的齊心協力、團結奮進,南京航空航天大學就是其中之一。
  • 揭秘嫦娥五號落月背後驚心動魄的800秒
    此前,美國阿波羅計劃從月球累計帶回380多千克月球樣品,蘇聯依靠無人飛行器分3次共獲得了300餘克月壤。然而,美國、蘇聯等國家的太空飛行器均未到訪過呂姆克山脈附近。隨著發動機反推力的撤離,嫦娥五號得以翩然落月。嫦娥五號4條「腿」不一般落月的關鍵在於平穩。據中國航天科技集團五院專家介紹,離開了發動機的反推,嫦娥五號是以自由落體形式著陸的。雖然月球引力較小,降落高度也不高,但撞擊月面時仍會形成一定衝擊載荷。這就需要著陸緩衝系統發揮作用,吸收著陸時的衝擊載荷,同時保證探測器「不翻倒」「不陷落」。