金属中都有自由电子,而自由电子具有的能量和速度各不同。那么,什么因素能决定电子的能量和速度?热是一个重要的因素之一,当金属导体的两端有温度差异时,电子更容易从热的那一端“扩散”到冷的那一端,从而形成电压,这就是热电效应。 热电效应简单示意图。 图为“卡西尼-惠更斯号”上的核电池,1997年10月升空的“卡西尼-惠更斯号”,携带有3块核电池,燃料为钚238,它被制成二氧化钚的陶瓷压块,1997年时可提供880瓦的功率,十多年后,也就是2010年,该核电池还能提供670瓦的功率。 图为旅行者1号上的核电池,中间暗红色的部件为二氧化钚。 图为登月宇航员艾伦·宾从阿波罗12号上取出核电池的画面。实际上,从阿波罗12号,一直到阿波罗17号都使用了核电池,型号为SNAP-27。 被遗弃在月球上的核电池SNAP-27,其使用了3.8千克的钚238,热能功率达1480瓦,转化的电功率为73瓦。 核电池热电转化率不是很高,然而,核电池也不光只可以用来发电,尤其是在月球上,长达半个月的黑夜,其温度可达零下两百多摄氏度。而核电池提供的热能可以使航天器上的某些敏感部件经受住低温的考验。 登月时,美国人把5块核电池留在了月球表面,另一块再入地球时,落入太平洋6100米深的海沟里。两相对比,还是留在月球上的好。月球上没人,等以后月球住满人时,这些核电池肯定早就衰变得差不多了。 另外,我们还可以畅想一下,下一个最可能载人登月的国家,中国可能性最大。到时,我国航天员无聊的时候可把这些核电池收集起来,暖脚,或者…… 最近上映的《火星救援》,里面的男主角也是在火星上挖出了以前被埋在火星上核电池取暖,这才得以驾车远行的。 左起第一个为机遇号火星车,第二个像一个玩具车,它是探路者号,中间为工程师,最右边的是好奇号火星车,好奇号没有使用太阳能面板,依靠核电池供电,你瞧它那块头! 核电池让好奇号拥有充足的能源,使它得以发射激光融化岩石以供研究。 图为好奇号上的核电池。 从1961年核能第一次应用于太空,到现在已有半个多世纪,如今,人类在太空探索中正越来越多地利用核能。未来,人类若想在太空探索上取得更多的进步,或者说若想冲出太阳系,遨游并探索外面的精彩宇宙,那么核技术和核能将是一个必选的方案。 也许这就是事实,靠山吃山离不开山,靠海吃海离不了海。 摆脱不了对阳光的依赖,又怎能沐浴在另一颗恒星的阳光下? (寒木注:本文为《一起愉快地聊核电》系列的最后一篇,感谢大家的关注和评论)
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