美国航天器使用核电池的历史
从上世纪中叶起,美国在“先驱者”10号、11号探测器,“旅行者”1号、2号探测器,木星和土星探测器中,都使用了同位素温差发电器作为电源。就是因为采用核电源,美国“旅行者1号”行星探测器,才创造了世界卫星远航史上的辉煌纪录。目前它是离地球最远(飞行约近200亿公里)和飞行速度最快的人造卫星。它用了36年的时间,飞行到了太阳系的边缘。
以钚238放射性同位素作热源的同位素温差发电器,曾用于美国“子午仪”号导航卫星(低轨道导航卫星系列。又称海军导航卫星系统,英文缩写为NNSS。主要功用是:为核潜艇和各类海面舰船等提供高精度断续的二维定位,用于海上石油勘探和海洋调查定位、陆地用户定位和大地测量等。从1960年4月到80年代初共发射30多颗。美国在1964年4月发射“子午仪”号导航卫星时,因发射失败卫星所携带的放射性同位素源被烧毁,钚238散布在大气层中并扩散至全球。后来改用特种石墨作同位素源外壳,以防烧毁。)、“林肯”号试验卫星(早在1965年,美国林肯号试验卫星上便使用钚238放射性同位素作热源的同位素温差发电器)和“雨云”号卫星(是美国第二代试验气象卫星系列。从1964年8月到1978年10月共发射了7颗。雨云号卫星的任务是试验新的气象观测仪器和探测方法。美国在1965年发射的一颗军用卫星中,用反应堆温差发电器作为电源。但由于电源调节器出现故障仅工作43天。1968年5月“雨云”号气象卫星发射失败时,核电源落入圣巴巴拉海峡,后被打捞上来。)。
前苏联航天器使用核电池的情况
另据了解,前苏联在1967~1982年期间,共发射了24颗核动力卫星,都属于海洋监视卫星。卫星带有以浓缩铀235为燃料的热离子反应堆,核能功率为5~10千瓦。不过核动力并不是用来驱动卫星,只是利用放射性元素衰变时放出的热量,通过热电偶产生电能给卫星上的设备供电。这些核动力卫星,多在200多公里的低轨道上工作,完成任务后核反应堆舱段与卫星体分离,并将小型火箭推到大约1000公里的轨道,可运行600年。
1978年1月24日,苏联“宇宙”954号核动力卫星发生故障,核反应堆舱段未能升高而自然陨落,未燃尽的带有放射性的卫星碎片散落在加拿大境内,造成严重污染。1983年1月“宇宙”1402号核动力卫星发生类似故障,核反应堆舱段在南大西洋上空再入大气层时完全烧毁。
随着后来美苏太空竞赛的冷却,人类探索深空的脚步放缓。由于在近地轨道,核电池的性价比不及太阳能电池,此外,目前全球钚238主要产自俄罗斯,燃料来源的局限也拖累了核电池的发展、应用。
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