【資料圖】

中國航空報訊：美國航空航天局已經(jīng)為羅切斯特理工學院的一個項目開了綠燈，以開發(fā)一種核動力源，其大小是目前用于行星任務的核動力源的十分之一。如今，大多數(shù)服役的衛(wèi)星都由太陽能電池板提供動力，通過吸收光子在電池板的材料中產(chǎn)生電位不平衡來產(chǎn)生電流，從而將太陽光轉(zhuǎn)化為電能。

這些電池板的工作做得非常好，但在火星軌道以外的深空或惡劣條件下，如火星塵暴或月球上的長夜，太陽光根本無法產(chǎn)生所需的能量。

作為一個替代方案，許多深空飛行器攜帶多任務放射性同位素熱發(fā)電機（MMRTG），利用溫度梯度來發(fā)電。換句話說，放射性同位素產(chǎn)生熱量，熱電偶將熱量直接轉(zhuǎn)化為電能。這是一個工程師們熟悉的原理，在地球上被廣泛用于諸如煤油動力收音機和營地爐子，也可以為移動設(shè)備充電。

MMRTG的問題是它們相對笨重。例如，美國航空航天局的“毅力”號火星車上使用的一對火星車，每個直徑25英寸（64厘米），長26英寸（66厘米），重量為99磅（45千克）。它們每個都含有10.6磅（4.8千克）的二氧化钚作為燃料，在放射性元素衰變時為固態(tài)熱電偶提供熱量。

因此，這些MMRTG是為非常大的航天器保留的，“毅力”號就像一輛SUV 一樣大。這是因為所使用的系統(tǒng)只有這么大的質(zhì)量比功率，這是衡量一臺機器每單位能產(chǎn)生多少瓦特的功率的標準。一輛家用汽車的質(zhì)量比功率為50~100瓦/千克，而一架戰(zhàn)斗機的質(zhì)量比功率約為10000瓦/千克。相比之下，一個MMRTG的比率約為30瓦/千克。

通過研究可能的RTG的尺寸、重量和功率（SWaP）的熱力學，美國航空航天局項目希望將這一比率降低一個數(shù)量級，使其僅為3瓦/千克，同時體積的減少也同樣巨大。

它通過使用一種新的原理來做到這一點，這種原理基本上是太陽能電池板的反向工作方式。當太陽能電池板吸收光線時，部分光線被轉(zhuǎn)化為電能，大部分光線被轉(zhuǎn)化為熱能。新的放射性同位素電源的工作原理是熱輻射電池，其中紅外光的形式的熱量照射到由銦、砷、銻和磷等元素組成的不同組合的面板。這產(chǎn)生了一個與太陽能電池中的極性相反的電位差。

長話短說，熱輻射電池從熱量中產(chǎn)生電力，并以紅外光子的形式傾倒廢舊能量。這不僅與太陽能電池板的工作方式相反，而且效率更高。其結(jié)果是一種新的熱輻射發(fā)生器（TRG）。

如果這項新技術(shù)能夠?qū)嵱没?，這將意味著未來前往木星及更遠地方的任務，或前往月球極地的永久陰影坑的任務，可以使用立方體衛(wèi)星大小的航天器，由小型發(fā)電機提供它們所需的所有電力。這意味著，例如，天王星任務的概念可以伴隨著一個小型的立方體衛(wèi)星艦隊，通過提供更多的視角或作為與大氣層探測器的通信中繼來幫助探索。

關(guān)鍵詞：