!第!"卷!第!期 核 科 学 与 工 程 HIJ%!"!>I%!
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收稿日期!!##1,((,("!!修回日期!!##",#!,#)
作者简介!蔡善钰"(&1$%男%嘉兴人%研究员级高级工程师%毕业于华东理工大学
空间放射性同位素电池发展回顾
和新世纪应用前景
蔡善钰!何舜尧
"中国原子能科学研究院同位素研究所%北京 (#!"(1$
摘要!迄今为止%美俄两国已向空间发射了=#多台空间核电源"包括同位素电池和反应堆电源$&重点
回顾了!#世纪放射性同位素电池的研发历史和空间发射现状!概括介绍了目前放射性同位素温差发电
器"-5G$业已达到的技术水平和提高热电转换效率的最近动向!综述了美国’俄罗斯和欧洲航天局在
!(世纪初期"!##((!#()$使用-5G的空间和太阳系探索计划%展现了-5G的广阔应用前景&
关键词!放射性同位素电池!放射性同位素温差发电器!热电转换器
中图分类号!H1(1!!!文献标识码!*!!!文章编号!#!)=,#&(="!##"$#!,##&’,#=
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6IPUMOR3IP
’& 万方数据
7!引言
自!#世纪中期以来!由于航天技术的起步
和发展!开阔了人类的视野!对了解太阳系的形
成和演变过程!探索生命的起源!更深入地认识
地球及其周围环境!乃至开发空间资源!推动整
个人类社会的发展产生了深远影响"必须指出
的是航天技术的进步离不开对空间能源的需
求"所有进入太空的飞行器!俗称#航天器$!包
括人造地球卫星%载人宇宙飞船%行星探测器%
太空实验室&空间站’!等等!无一不依赖于空间
电源的有力保证"
实施空间探索用航天器需要安装多种多样
的科学仪器以及电子%照相%通讯等精密装置!
而且大多在地球大气层之外的空间进行!因而
对航天器的能源提出了相当特殊的要求"空间
能源不仅要确保这些仪器或装置能收集信息!
并将其发送回地球!而且还要考虑能源自身的
质量和体积"此外!还要考虑到地球环境的安
全问题!因为空间能源直接与航天器的发射%返
回和其他飞行活动的危险性紧密地联系在一
起"
放射性同位素电池&以下简称同位素电池’
的最理想燃料是!1&0K"由于它具有工作寿命
长%生存能力强%结构颇紧凑%安全有保障等特
点!可与太阳能电池%化学电池和燃料电池相媲
美"而成为一种性能良好的空间电源"
8!空间同位素电池发展回顾
(&)$年!美国制定了#空间核动力辅助计
划$&简称2>*0’!以便为军用导航卫星等空间
应用提供动力"该计划以单数编号命名放射性
同位素温差发电器&-5G’(以双数编号命名核
反应堆电源"(&$(年!美国在地面试验基础上
向空间发射了载有2>*0,1\’同位素电池的导
航卫星"标志着同位素电池首次在空间应用取
得成功"此后!美国与苏联共发射了载有=#多
台空间能源&包含同位素电池和反应堆电源’的
航天器"
898!美国同位素电池发射现状
至!#世纪末美国发射了!)艘航天器!携
带了""台-5G)(!1*"发射成功的有!!艘!携
带了"#台-5G&见表(’"所用燃料在进行原
型试验时使用了!(#0I&半衰期为(1=%"T’!以
后均采用了!1=0K&半衰期为=’%’7’!因为后者
具有良好的辐射特性和物理特性!能满足空间
辐射安全的要求"在成功发射的航天器中有=
艘为人造卫星&包括导航卫星%气象卫星%通讯
卫星等’!用于地球轨道飞行()艘为登月飞船!
用于#阿波罗$计划)"!)*(&艘为星球探测器&包
括#先驱者$%#海盗$%#旅行者$%#伽利略$%#尤
里西斯$和#克西尼$号’!用于外层行星探
测)$!’*"上述发射不包括#阿波罗,((号$和
(&&$年(!月"日发射的#火星探路者$分别携
带的放射性同位素加热器(也未将(&$)年"月
1号携带核反应堆2>*0,(#*的航天器&工作
"1T后断路!至今停留在"###年的高轨道上’
包括在内"另据美国佛罗里达州立大学气象系
透露!在(&’#+(&’=还发射了"颗气象卫星&雨
云",#’!分别载有!台2>*0,(&-5G!这在
过去并未列入空间核电源发射表中!但在(&&$
年已被5-] 航天日志所确认"发射失败的航
天器共有1艘!都是由其他原因造成的"它们
是#子午仪,)\>1$导航卫星!#雨云,\,D$气象卫
星和#阿波罗,(1号$登月飞船"
89:!俄罗斯同位素电池发射现状
苏联在!#世纪$#年代也开始了自己的空
间核电源计划!但是采取的技术路线与美国有
所不同"(&$)年在空间首次使用了!(#0I同位
素电池!作为军事通讯卫星 #宇宙,="$和#宇宙,
$的星载设备"(&$&年和(&’(年又使用了
具有=##] 功率的!(#0I加热器!作为#月球车,
(号$和#月球车,!号$的加热部件)=*"之后!苏
联在空间未使用-5G"供雷达海洋侦察卫星
&-:-2*5’的空间电源均使用了温差电转换
的快中子反应堆电源#-IL7Ra7$!电功率为
#%)!(a]"(&=’年发射的#宇宙,(=(=$和#宇
宙,(=$’$侦察卫星采用了先进的热离子转换的
热中子反应堆电源#5:0*^,($)&*!输出电功率
为$a]!寿命限于(!!7!已成功通过了飞行
试验"目前正在研制第四代空间反应堆电源
#5:0*^,"$"
=& 万方数据
表8 :7世纪美国发射的空间核电源
;05."8!<3(."0$’%1"$&2"/&.03*(=",52#="3*)#",#"&)*&’0("0#:7("*#3$2
航天器名称 发射使命
空间电源
型号!台数
热源燃料
初始电功率"
#]"台$#装量"a+3$
设计寿
命"7
发射日期 现!!状
子午仪,"* 导航卫星 2>*0,1\’#($ !1=0K金属 !%’#(C)!(C$$ $( (&$(,#$,!&
在轨道上%-5G 运行
()7
子午仪,"\ 导航卫星 2>*0,1\=#($ !1=0K金属 !%’#(%)!(%$$ $( (&$(,((,() (&$!,#$断路
子午仪,)\>,( 导航卫星 2>*0,&*#($ !1=0K金属 !)%!#(’$ $( (&$1,#&,!=
在轨道上%-5G 按计
划运行
子午仪,)\>,! 导航卫星 2>*0,&*#($ !1=0K金属 !$%=#(’$ $( (&$1,(!,#)
在轨道上%-5G 运行
超过$7
子午仪,)\>,1 导航卫星 2>*0,&*#($ !1=0K金属 !)#(’$ $( (&$",",!(
发射失败#热源返回时
在印度洋上空烧毁$
子午仪,5-D*F导航卫星 5-D*F,(,#[#($ !1=0K:!,8I陶瓷 1)%$#!"$ $) (&’!,#&,#! 在轨道上
2>*02<:5 空军卫星 2>*0,(#*#($ #反应堆$ )## (&$),#",#1
工作"1T后关闭%升
至"###年轨道上
雨云,\,( 气象卫星 2>*0,(&\#!$ !1=0K:!微球 1##1"C"$ $( (&$=,#),(=
发 射 失 败 #(&$=,#&,
!1%热源回收$
雨云,1 气象卫星 2>*0,(&\#!$ !1=0K:!微球 !=%!#1’$ $( (&$&,#",(" 在轨道上
雨云," 气象卫星 2>*0,(!$ !1=0K:!,8I陶瓷 1##1’$ $( (&’#,#",#= 在轨道上
雨云,) 气象卫星 2>*0,(!$ !1=0K:!,8I陶瓷 1##1’$ $( (&’!,(!,(( 在轨道上
雨云,$ 气象卫星 2>*0,(!$ !1=0K:!,8I陶瓷 1##1’$ $( (&’),#$,(! 在轨道上
雨云,’ 气象卫星 2>*0,(!$ !1=0K:!,8I陶瓷 1##1’$ $( (&’=,(#,!" 在轨道上
/.2,=号 通讯卫星 8<]-5GR#!$!1=0K:!,8I燃料棒()1%’#()&$ $) (&’$,#1,(" 在轨道上
/.2,&号 通讯卫星 8<]-5GR#!$!1=0K:!,8I燃料棒()"%!#()&$ $) (&’$,#1,(" 在轨道上
阿波罗,((号 人类首次登月
同位 素 加 热 器
#!$
!1=0K:!微球 ()#热$##%")$ $( (&$&,#’,($ 留在月面
阿波罗,(!号 月面试验站 2>*0,!’#($ !1=0K:!微球 ’1%$#""%)$ $( (&$&,((,("
留在月面%=7后试验
站关闭
阿波罗,(1号 月面试验站 2>*0,!’#($ !1=0K:!微球 ’1#""%)$ $( (&’#,#",((
发射失败#热源坠落太
平洋后回收$
阿波罗,("号 月面试验站 2>*0,!’#($ !1=0K:!微球 ’!%)#""%)$ $( (&’(,#(,1(
留在月面%试验站已关
闭
阿波罗,()号 月面试验站 2>*0,!’#($ !1=0K:!微球 ’"%’#""%)$ $( (&’(,#’,!$
留在月面%试验站已关
闭
阿波罗,($号 月面试验站 2>*0,!’#($ !1=0K:!微球 ’#%""%)$ $( (&’!,#",($
留在月面%试验站已关
闭
&& 万方数据
续表
航天器名称 发射使命
空间电源
型号!台数
热源燃料
初始电功率"
#]"台$#装量"a+3$
设计寿
命"7
发射日期 现!!状
阿波罗,(’号 月面试验站 2>*0,!’#($ !1=0K:!微球 ’)%"#""%)$ $( (&’!,(!,#’
留在月面%试验站已关
闭
先驱者,(#号 木星探测器 2>*0,("$ !1=0K:!,8I陶瓷 "#%’#=#$ $1 (&’!,#1,#!
(&’1,(!,#"飞越木星%
现已脱离太阳系
先驱者,((号 木星探测器 2>*0,("$ !1=0K:!,8I陶瓷 1&%=#$ $1 (&’1,#",#)
(&’",(!,#!飞越木星%
接近土星
海盗,(号 火星软着陆 2>*0,(!$ !1=0K:!,8I陶瓷 "!%1#"#%&=$ $! (&’),#=,!# (&’$,#’,!#登上火星
海盗,!号 火星软着陆 2>*0,(!$ !1=0K:!,8I陶瓷 "1%(#"#%&=$ $! (&’),#&,#& (&’$,#&,#1登上火星
旅行者,!号 外行星探测 8<]-5GR#1$
!1=0K:!,8I
燃料棒
)&%!#!"#$ )!(#(&’’,#=,!#
(&’&,#1飞越木星
(&=(,#=,!)接近土星
(&=$,#(,1#抵天王星
(&=&,#=,!"接近海王
星
旅行者,(号 外行星探测 8<]-5GR#1$
!1=0K:!,8I
燃料棒
()$%’#!"#$ )!(#(&’’,#&,#)
(&’&,#1飞越木星
(&=#,(#到土星运行
伽利略号 木星探测器 G0<2-5GR#!$!1=0K:!陶瓷片 !=’%"#!$"$ $= (&=&,(#,()
(&&),(!,#’成功地环
绕木星运行
尤里西斯号 太阳极区探测 G0<2-5GR#($!1=0K:!陶瓷片 !=!#(1!C)$ $) (&,(#,#$
(&&""(&&)先 后 进 入
太阳南!北极区
尤里西斯号 火星登陆器 /]-<9#()’$ !1=0K:!陶瓷片 (]#热$"台 $) (&&$,(!,#"
(&&’,#’,#"成功地在
火星登陆
克西尼号 土星登陆器 G0<2,-5G#1$!1=0K:!陶瓷片 =)##1&=%’$$ $) (&&’,(#,()
!###飞越木星%!##",
#’,#(进入土星轨道%
!##=,#$,1#飞行结束
!!俄罗斯为了完成对火星进行综合研究的国
际&火星,&$’计划%发展空间-5G显然具有现
实性%因而又再一次受到重视((&&$年((月
($日俄罗斯发射的&火星,&$’飞船%使用了"
台!1=0K电池(在!#世纪末总计为"(次载有
核电源的发射中#见表!$%有"颗卫星坠毁#宇
宙,1#)!&)"!("#!!(#$%此外%&火星,&$’飞船
于(&&$年((月(=日坠落在南太平洋海域(
尽管&火星,&$’发射未取得成功%但以此为起
点%他们研究了供&小型自动观察站’#由轨道飞
行器发射至火星表面$设备加热用的&天使号’
#*PXMJ$!1=0K热源#热功率=%)]$和供仪器运
转以及处理和发送信息用的-5G#电功率!##
L] 和"##L]$(这对今后的深空间探测计
划来说%无疑地具有重要意义%表明俄罗斯已完
成了作为空间目的使用!1=0K,-5G 的开发工
作(制造的飞行样品可满足国家和国际的辐射
安全要求(
##( 万方数据
表:!:7世纪俄罗斯发射的空间核电源
;05.":!<3(."0$’%1"$&2"/&.03*(=",52!3&&)0)*&’0("0#:7("*#3$2
航天器名称 核电源名称 能源数量 发射使用 发射时间 现状
bIRLIR,=" !(#0I,-5G ( 军事通讯 (&$),#&,#1 在轨道上
bIRLIR, !(#0I,-5G ( 军事通讯 (&$),#&,(= 在轨道上
bIRLIR,(&= 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&$’,(!,!’ 在轨道上
bIRLIR,!#& 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&$=,#1,!! 在轨道上!)##7"
bIRLIR,1#) 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&$&,(#,!! 发射失败
bIRLIR,1$’ 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’#,(#,#1 在轨道上
bIRLIR,"#! 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’(,#",#( 在轨道上!$##7"
bIRLIR,"$& 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’(,(!,!) 在轨道上!$##7"
bIRLIR,)($ 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’!,#=,!( 在轨道上!$##7"
bIRLIR 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’1,#",!) 在轨道上
bIRLIR,$!$ 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’1,(!,!’ 在轨道上!$##7"
bIRLIR,$)( 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’",#),() 在轨道上!$##7"
bIRLIR,$)" 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’",#),(’ 在轨道上!$##7"
bIRLIR,’!1 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’),#",#! 在轨道上!$##7"
bIRLIR,’!" 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’),#",#’ 在轨道上!$##7"
bIRLIR,’=) 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’),(!,(! 在轨道上!$##7"
bIRLIR,=$# 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’$,(#,(’ 在轨道上!$##7"
bIRLIR,=$( 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’$,(#,!( 在轨道上!$##7"
bIRLIR,&)! 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’’,#&,($ 在轨道上!$##7"
bIRLIR,&)" 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&’’,#&,(= 发射失败
bIRLIR,((’$ 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=#,#",!& 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(!"& 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=(,#1,#) 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(!$$ 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=(,#",!( 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(!&& 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=(,#=,!" 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(1$) 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=!,#),(" 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(1’! 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=!,#$,#( 在轨道上!$##7"
bIRLIR,("#! 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=!,#=,1# 发射失败
bIRLIR,("(! 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=!,(#,#! 在轨道上!$##7"
bIRLIR,("$( 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=1,#),#’ 在轨道上!$##7"
bIRLIR,()’& 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=",#$,!& 在轨道上!$##7"
bIRLIR,($#’ 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=",(#,1( 在轨道上!$##7"
bIRLIR,($’# 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=),#=,#( 在轨道上!$##7"
bIRLIR,($’’ 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=),#=,!1 在轨道上!$##7"
(#( 万方数据
续表
航天器名称 核电源名称 能源数量 发射使用 发射时间 现状
bIRLIR,(’1$ 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=$,#1,!( 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(’’( 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=$,#=,!# 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(=(= 5IS7@1" ( -:-2*5!" (&=’,#!,#( 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(=$# 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=’,#$,(= 在轨道上
bIRLIR,(=$’ 5IS7@1" ( -:-2*5!" (&=’,#’,(# 在轨道上!$##7"
bIRLIR,(# 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&=’,(!,(! 发射失败
bIRLIR,(&1! 反应堆 (!1(%(aX<.!1)9("" -:-2*5!" (&==,#1,(" 在轨道上!$##7"
87OR,&$!俄罗斯"!1=0K-5G "!#%!aX!1=0K" 火星飞行 (&&$,((,($ 发射失败
!!("<.!1)9指富集度!1)9!$c"#
!"-:-2*5为雷达海洋侦察卫星$大多采用一种-IL7Ra7空间电源!快中子反应堆温差电转换系统"$电功率为#%)!(a]#
1"5IS7@是一种热离子反应堆电源!采用热中子堆$以氢化锆作慢化剂$钠,钾液态金属传热"$电功率为$a]#
89>!中国同位素电池研究现状
我国原型同位素电池采用的是!(#0I电池$
于(&’(年1月(!日点燃!总活度为(((#+3"#
产生热能1)%)]$输出电功率(%"]$热电转
换效率达到"%!c$并进行了模拟空间应用的
地面试验#随着我国核电站数量的增加$由乏
燃料后处理提取!1’>S原料的逐渐积累$为今后
开发!1=0K电池提供了物质基础#
89?!国外同位素电池技术水平
目前$放射性同位素温差发电器的设计与
制造在美国已日臻完善#热电转换效率由早期
的"c上升到=c$电功率由开始应用时的!%’
] 提高到近a] 级水平$比功率也由(%"=]%
aX增加至)]%aX#"#多年航天器的飞行证
明$-5G由于不需要外部能源$在服务期内能
全部自给$成为现有电池中寿命最长&最为可靠
的空间能源#例如$!艘’先驱者(飞船运行已
超过!#7#>*2*还计划将扩大’旅行者(飞
船的任务$估计能坚持"#7#在以往飞行的极
端环境条件下$-5G尽管遇到了如木星周围的
高辐射带&月球上的极端温度和火星上的严重
尘暴$仍能正常工作#对于深空间探测$由于光
注量率急剧下降!如木星光注量率为地球的(%
!)$天王星的为(%(##"$排除了应用太阳能电
池的可能性$使同位素电池成为惟一可以依赖
的能源#
89@!空间同位素电池改进目标
提高热电转换效率一直是空间同位素电池
追求的目标#在!#世纪实际应用的空间同位
素电池几乎都是’静态热电型(温差发电器$热
电转换效率低是一个重大缺憾#最近十来年$
’动态型(同位素发电系统!FD02"已进入工程
单元的设计和论证#这种动态换能体系是将热
能先转变成机械能$再由机械能转换成电能的
一种循环动力系统#研究得较多的是布雷顿循
环!\O7WQIP"和斯特林循环!2Q3OJ3PX"#此外$
为了改进热电转换效率$美国能源部还提出了
先进放射性同位素发电体系!*-02"的开发计
划#其中包括碱金属热电转换器!*85.+"和
热,光生伏打转换器!50H"#前者借助液体金
属离子将红外辐射转换成电能$后者使用镓d
锑红外光电电池直接将同位素辐射热转换成电
能#这几类工艺的转换效率比目前使用的
-5G高出!!1倍#这一计划的实施意味着未
来的空间能源在输出同样功率时$可以使用较
少的放射性同位素原料用量$并大大减少电池
的重量#
为了保证核电源在空间使用的安全性和可
靠性$保护地球生物圈并使居民免受辐射危害$
联合国于(&&!年(!月审议并通过了)外层空
间使用核动力源原则*!草案"$成为指导和
世界各航天国家研制&发射和使用空间核动力
源的国际准则#
!#( 万方数据
:!空间同位素电池应用前景
新世纪来临!美国"俄罗斯和欧洲航天局
#.2*$都各自制定了空间-5G开发和应用计
划!并且对国际间的交流合作表现出了强烈愿
望%!###&!#()!世界各空间大国对今后空间和
太阳系探索的具体目标如下’!!1!=(%
:98!火星综合研究计划将继续
火星是目前除地球以外最有可能存在生命
的星球!也是多年来人们一直关注的星球%自
(&$!年人类开始对火星进行探测以来!美俄两
国共进行了!)次太空飞行!其中((次遭遇失
败!"次未能完成全部计划%!(世纪初!美国和
俄罗斯将联合进行火星探测!轨道飞行器研制
和全套科学仪器由美国负责)火星漫游车的制
造及部分仪器设备#使用同位素加热器和1!)
] 的-5G$由俄罗斯负责%
!##( 年 " 月 ’ 日!美 国 航 空 航 天 局
#>*2*$命名的*奥德赛+火星探测器发射升
空!任务是找水!以确定火星是否有生命迹象%
!##1年$月欧洲航天局向火星首次发射了*火
星快车+飞船!经过半年的飞行!搭载的火星探
测器*猎兔犬,!号+于同年(!月!)日成功地登
上火星!但不久信号中断%!##1,#$,(#’,#’
美国航空航天局研制的!艘轨道太空船先后升
空!搭载的*勇气号+#2S3O3Q$和*机遇号+#:S,
SIOQKP3QW$火星探测器分别于!##",#(,#"(,
!)登陆火星!其任务是对火星土壤及岩石进行
取样分析!研究有无水分存在%!艘探测器现
已开始在火星上漫步!传回了大量火星照片%
据报道!在!艘探测器上均装有=台!1=0K同位
素加热器#(]&台$!以确保登陆后的电子仪器
和运行系统安全度过火星夜晚#d(#)e$!使
其维持在d))e以上的工作温度%另外!!##)
年还将实施第二次火星考察计划%
另据报道!日本的 *希望+号火星探测器在
(&&=年升空!原计划在!##1年到达火星!现因
燃料问题将延后"年%
:9:!太阳探测计划将再次进行
美俄两国将于!##’年分别发射宇宙飞船!
到!#(#年时可接近1个太阳半径位置%计划
将对太阳风生长和加速"日冕热及太阳极冠内
部的波扰动进行测定!首次近距离观察太阳极
区%太阳探测器质量为!)#aX!利用 -5G供
电#美国飞船上使用G0<2,-5G!俄国飞船上
使用总电能为"#!)#] 的-5G$%
:9>!首飞太阳系边界!!!冥王星
冥王星是!#世纪太阳系探测中!惟一未被
宇宙飞船访问过的一颗行星%由于冥王星尺寸
很小#赤道直径约!’##aL!质量仅为地球的
#%##!"倍$!距离地球又遥远!对其进行研究!
是天文学家面临的新的挑战%为了探索冥王星
及其外围柯伊伯带#bK3SMO$天体!测定冥王星
及其卫星*查龙#+A7OIP$+的表面土壤构成及
冥王星的大气层组成!美国将于!##"年(!月
发射*冥王星d柯伊伯快车+号宇宙飞船!预计
!#(!年到达%飞船质量约!!)aX!要求 -5G
在("年后仍能产生(=)] 的电能%
:9?!向木星卫星发射轨道飞行器
美国定于!##1年发射欧罗巴#.KOIS7$轨
道飞行器!将于!##’年围绕由冰层覆盖的木星
的卫星#木卫二$飞行!以寻找地表水和冰层下
的海洋!并为将来的探测器辨认登陆位置%
:9@!重返月球并建立月球基地
在人类登月的1#年后!美国航空航天局开
始考虑重返月球!因为在月球上放置仪器便于
人类更好地观察宇宙%中国"日本和印度都先
后宣布了登月计划%欧洲航天局打算在!#(#
年建立长期工作的月球站%!#世纪探测表明!
月球南极的陨石坑下埋藏有冰层!可为人类提
供水"氧气和燃料)月球上还贮存有丰富的1
*2*共同制定了*罗塞塔
#-IRMQQM$彗星彗核取样计划+%不久!由于
>*2*的预算紧缩!取消了合作!.2*决定继
续实施该计划!仍向彗星彗核释放一台着陆器
#-IJ7PT$!但是不再取样返回地球!而是就地研
究彗核%-IJ7PT重")aX!装有太阳能发电器
和!1=0K加热器%原计划!##1年(月升空%后
1#( 万方数据
因阿里安,)型火箭发射失败而错过造访 ]3O,
Q7PMP彗星的良机!罗塞塔探测器直到!##"
年1月!日才从法属圭亚那的库鲁航天中心升
空"踏上了彗星之旅"并将目标改为对准丘留英
夫d格拉西缅科#+AKOWKLIU,GMO7R3LMPaI$彗
星"这项任务将在!#()年(!月结束!
>!结束语
回顾!#世纪"由于 -5G的开发"推动了
空间技术的发展!在!(世纪"它也必将继续在
大规模的空间和太阳系探索计划中发挥更大作
用!可以预想今后(#年的太空计划将比!#世
纪年代更加雄伟壮观"激动人心!人类遨游
太阳系的梦想有望在新世纪成为现实!
参考文献!
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京’机械工业出版社"(&&’%
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空间放射性同位素电池发展回顾和新世纪应用前景
作者: 蔡善钰, 何舜尧
作者单位: 中国原子能科学研究院同位素研究所,北京,102413
刊名: 核科学与工程
英文刊名: CHINESE JOURNAL OF NUCLEAR SCIENCE AND ENGINEERING
年,卷(期): 2004,24(2)
引用次数: 10次
参考文献(10条)
1.Skrabek E A Performance of Radioisotope Thermoelctric Generator in Space 1990
2.蔡善钰 空间同位素发电体系的应用现状与展望 1994(4)
3.Furlong R R.Wahlquist E J U.S.Space Mission Using Radioisotope Power System 1999
4.Prosser D L SNAP-27 on the Moon 1969
5.Kelly D P.Arona V A radioisotope Heat Source on the Moon,Isotop 1970(4)
6.蔡善钰 在飞向外太空的征途上 1988(10)
7.蔡善钰 飞向木星的伽利略号 1990(12)
8.Pustovalov A A Nuclear Thermoelectric Power Units in Russia,USA and European Space Agency
Research Programs 1997
9.吕延晓.蔡善钰 空间核电源研究 1997
10.Cai Shan-yu Encapsulation of Kilocuries Polonium-210 Heat Source 1990
相似文献(1条)
1.会议论文 蔡善钰.何舜尧 空间放射性同位素电池发展回顾和新世纪应用前景 2005
迄今为止,美俄两国已向空间发射了80多台空间核电源(包括同位素电池和反应堆电源).本文重点回顾了20世纪放射性同位素电池的研发
历史和空间发射现状;概括介绍了目前放射性同位素温差发电器(RTG)业已达到的技术水平和提高热电转换效率的最近动向;综述了美国、俄
罗斯和欧洲航天局在21世纪初期(2001-2015年)使用RTG的空间和太阳系探索计划,展现了RTG的广阔应用前景.
引证文献(10条)
1.张腾.张征 温差发电技术及其一些应用[期刊论文]-能源技术 2009(1)
2.蔡善钰 开启核科学技术时代的钋和镭——纪念居里夫妇发现钋和镭110周年[期刊论文]-同位素
2008(4)
3.任德鹏.贾阳.刘强 温差电源的整体热电耦合计算[期刊论文]-清华大学学报(自然科学版) 2008(8)
4.任德鹏.JIA Yang 温差发电器工作特性的数值研究[期刊论文]-航天器工程 2008(04)
5.Wang Yu.Zheng Wenbo.Wu Zhifei Fabrication and performance evaluation of the thermoelectric
generation and performance measuring system[期刊论文]-高技术通讯(英文版) 2008(02)
6.贾阳.任德鹏 温差发电器中热电材料物性的影响分析[期刊论文]-电源技术 2008(04)
7.任德鹏.贾阳.刘强 肋片参数对辐射器散热性能的影响研究[期刊论文]-中国空间科学技术 2007(04)
8.郝少昌.卢振明.符晓铭.梁彤祥 核电池材料及核电池的应用[期刊论文]-原子核物理评论 2006(03)
9.贺佑丰 美国同位素生产和应用[期刊论文]-同位素 2006(02)
10.邹宇.黄宁康 伏特效应放射性同位素电池的原理和进展[期刊论文]-核技术 2006(06)
本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_hkxygc200402001.aspx
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