【核能相挺NASA火星任務】
#太空時代沒有非核家園 #核能的各種想像
上周起,火星任務三部曲分別由阿聯、中國以及美國等國陸續執行,將發射搭載探測器的火箭至火星。而NASA火星任務中關鍵的探測器,其動力來源由核能提供(放射同位素衰變)。未來若我們想走向太空,核能科技的應用都不會缺席。
▼發射直播這邊看
https://www.youtube.com/watch?v=JIB3JbIIbPU
▋火星計畫背景
今年七月底,阿拉伯聯合大公國、中國與NASA接力開啟火星任務,分別發射火星探測器「希望號」、「天問一號」和「毅力號(Perseverance)」,預計在半年後進入火星軌道或登陸地表。阿聯和中國的火箭已順利升空,壓軸的NASA將在今天發射火箭Atlas五號,預計在明年2月降落Jezero隕石坑,該處保存了火星最完整的古代湖泊與三角洲地貌,毅力號的任務是探勘火星上的微生物,河床或湖底的環境較易找到過去生命現象的沉積物,因此NASA選擇這塊35億年前的湖床做降落點。這次任務對火星古生物的探索,也是替未來人類移居的可能性鋪路。
▋毅力號的核動力系統
毅力號是NASA開發的第四代火星傳動車,身上攜帶七種精密科學工具,包括首次可以採集地表土壤岩石的機械手臂,與一架可在火星稀薄大氣中盤旋的直升機,這些設備的運作與毅力號本身移動、通訊的動力來源,都來自美國能源部設計的核動力系統。
說說能源在不久前也報導過核能在美國太空時代的應用(參見:https://reurl.cc/4RZV4R),毅力號是由美國能源部研發的一組稱為「多任務放射性同位素熱電產生器(Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator )」的動力系統所驅動,#透過鈽238的自然衰變產生的熱能來供電,當系統啟動時約可產生110瓦的功率,同時還能發熱,可在極低溫的火星夜晚與冬季中維持機身溫度,使儀器不會因結凍而故障。
▋核動力在太空中的優勢
由於鈽238的衰變反應可持續很久,即使毅力號的任務設定只有2年,卻能提供機身14年的動力;相對來說,「天問一號」依賴太陽能電板供電,中國只給它設計90天的任務期,且若遇上遮蔽陽光的天氣,車子就會失去動力來源,例如兩年前,NASA靠太陽能驅動的第二代傳動車「發現號(Opportunity)」就因遇上規模巨大且歷時甚長的火星沙塵暴,擋住了日光,使車子沒電而進入休眠狀態至今。NASA自第三代傳動車「好奇號(Curiosity)」開始就不再以太陽能電板供電,改為核動力系統。
▋美國國家隊打造
毅力號的放射性同位素動力系統可說是美國國家隊通力合作的產物,根據美國能源部核能辦公室助卿Dr. Rita Baranwal提及,橡樹嶺國家實驗室提供了二氧化鈽熱燃料和燃料護套(fuel cladding),這種形式的鈽較為安全;Los Alamos國家實驗室負責將上述兩者封裝;愛達荷州國家實驗室則組裝各部件並進行測試。
美國能源部至今已建造近50個放射性同位素動力系統,兩度替NASA的太空任務提供動力來源(2011年的好奇號與今年的毅力號),目前每年約可生產400公克的鈽238,能源部希望在2026年使年產量達1.5Kg,替NASA該年的「蜻蜓任務」的飛行探測器「蜻蜓號」備好燃料,它準備靠著熱核反應在土星第六號衛星(Titan)迷霧般的大氣中盤旋。
▋參考資料:
https://reurl.cc/oLWaxq
https://reurl.cc/ex1K6M
NASA關於毅力號動力系統的資訊:
https://reurl.cc/vDVRme
改圖自NASA/JPL-Caltech提供的照片
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