科技日报：中国已经攻克原子能电池,可连续工作30年！

科技日报：中国已经攻克原子能电池,可连续工作30年！


中国绕月工程首席科学家欧阳自远介绍了“嫦娥三号”将实现的软着陆、无人探测及月夜生存三大创新点。

我国月球探测器可应对“月夜生存”挑战

 来源： 科技日报 作者： 付毅飞
 
本报北京电（记者付毅飞）在中国科技馆今天组织的“‘科学与中国’院士专家巡讲团”首场讲座中，中国绕月工程首席科学家欧阳自远介绍了“嫦娥三号”将实现的软着陆、无人探测及月夜生存三大创新点。

 
“月球晚上的温度是零下180摄氏度，而且一天黑就是半个月，如果不能持续提供能源，保证一定温度，所有的仪器都会冻坏。”他说，“唯一能满足这种要求的是原子能电池，可连续工作30年，这项技术我国已经攻克。”

 
 
同时他介绍说，与“嫦娥一号”的探月轨道不同，“嫦娥三号”卫星不采取多次变轨的方式，而将直接飞往月球，其中最困难的问题是降落。“在地球或火星，因为有大气，可以采用降落伞的方式。但月球是绝对真空，降落伞无法使用，所以科学家采用另一种办法，边降落边用发动机反推，减缓降落速度。”他说，“大约离月球15公里时，反推发动机就要点火工作，到离月球100米时，着陆器将暂时处于悬停状态。这时我们在地球上已完全无法遥控，但着陆器会智能地自动选择一块平整的地方降下去，并在离月球4米的时候关闭推进器，呈自由落体降落，确保软着陆。”

 
他还表示，着陆器降落后，里面会走出月球车，一边走一边探测。“这个月球车是中国最高智能的机器人，可以实现自己导航、避障、选择路线、选择探测地点、选择探测仪器等。上面还安装了一台雷达，可以边走边探测月球内部的结构变化。”他说，“此外，着陆器上搭载了七套设备，包括一套天文望远镜，这是世界上谁也没做过的。”

 
讲座中，欧阳自远从人类探测月球的缘由与进展谈起，介绍了人类探月的历史，月球的资源、环境，探月的战略意义，以及我国探月工程已取得的科学成果和下一步工程的展望。整场讲座持续近两个小时，让听众美美地享受了一场丰盛的“月球大餐”。

 
原子能电池

 
摘要

 
放射性同位素电池也被叫做放射性同位素温差发电器或原子能电池。这种温差发电器是由一些性能优异的半导体材料，如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等，把许多材料串联起来组成。另外还得有一个合适的热源和换能器，在热源和换能器之间形成温差才可发电。

 
原理简介

 
放射性同位素电池的热源是放射性同位素。它们在蜕变过程中会不断以具有热能的射线的形式，向外放出比一般物质大得多的能量。这种很大的能量有两个令人喜爱的特点。一是蜕变时放出的能量大小、速度，不受外界环境中的温度、化学反应、压力、电磁场的影响，因此，核电池以抗干扰性强和工作准确可靠而著称。

 
另一个特点是蜕变时间很长，这决定了放射性同位素电池可长期使用。放射性同位素电池采用的放射性同位素来主要有锶－90（Sr－90，半衰期为28年）、钚－238（Pu－238，半衰期 89.6年）、钋－210（Po-210半衰期为138.4天）等长半衰期的同位素。将它制成圆柱形电池。燃料放在电池中心，周围用热电元件包覆，放射性同位素发射高能量的α射线，在热电元件中将热量转化成电流。 放射性同位素电池的核心是换能器。目前常用的换能器叫静态热电换能器，它利用热电偶的原理在不同的金属中产生电位差，从而发电。它的优点是可以做得很小，只是效率颇低，热利用率只有10％～20％，大部分热能被浪费掉。放射性同位素电池图在外形上，放射性同位素电池虽有多种形状，但最外部分都由合金制成，起保护电池和散热的作用；次外层是辐射屏蔽层，防止辐射线漏泄出来；第三层就是换能器了，在这里热能被转换成电能；最后是电池的心脏部分，放射性同位素原子在这里不断地发生蜕变并放出热量。

 

    第一个放射性同位素电池是在1959年1月16日由美国人制成的，它重1800克，在280天内可发出11.6度电。在此之后，核电池的发展颇快。 1961年美国发射的第一颗人造卫星“探险者1号”，上面的无线电发报机就是由核电池供电的。1976年，美国的“海盗1号”、“海盗2号”两艘宇宙飞船先后在火星上着陆，在短短5个月中得到的火星情况，比以往人类历史上所积累的全部情况还要多，它们的工作电源也是放射性同位素电池。因为火星表面温度的昼夜差超过100℃，如此巨大的温差，一般化学电池是无法工作的。

大海的深处，也是放射性同位素电池的用武之地。在深海里，太阳能电池根本派不上用场，燃料电池和其他化学电池的使用寿命又太短，所以只得派核电池去了。例如，现在已用它作海底潜艇导航信标，能保证航标每隔几秒钟闪光一次，几十年内可以不换电池。人们还将核电池用作水下监听器的电源，用来监听敌方潜水艇的活动。还有的将核电池用作海底电缆的中继站电源，它既能耐五六千米深海的高压，安全可靠地工作，又少花费成本，令人十分称心。 在医学上，放射性同位素电池已用于心脏起搏器和人工心脏。它们的能源要求精细可靠，以便能放入患者胸腔内长期使用。以前在无法解决能源问题时，人们只能把能源放在体外，但连结体外到体内的管线却成了重要的感染渠道，很是使人头疼。现在可好了，眼下植入人体内的微型核电池以钽铂合金作外壳，内装150毫克钚238，整个电池只有 160克重，体积仅 18立方毫米。它可以连续使用10年以上。原子电池是利用放射性同位素放出的.