P****R 发帖数: 22479 | 1 其实本博文的题目本来是《为什么新视野号还没被冻死?》,只是为了骗取点击
率,故意倒过来写博文的题目,绝对不是对中国航天人的不敬。
大家都知道,在太阳系中,一旦超过木星轨道,太阳辐射能已经降到很低,在背
光的地方,温度已经降到近零下200度,而一旦超过海王星轨道,基本就是零下240度了。
在这种条件下,航天器不能使用太阳能电池板作为获取电力的电源来驱动航天器
上的姿态控制机构/观测仪器/通信设备。此时可以替代的电源的可能选项是蓄电池和燃
料电池这类化学电池,前者可以维持一个星期,后者可能维持几个月,那么要访问木星
以外的类木行星或冥王星,旅行时间往往达到数年,这些化学电池寿命是不能胜任的。
比如这次新视野号旅程达9年之久,靠蓄电池/燃料电池供电几乎是难以想象的,另外这
些化学电池在零下240度能否正常启动都是个问题,加热电池本身的耗电就可能超过这
些电池输出的上限。
所以国际宇航界的一个共识是航天器一旦飞出近地行星轨道,使用太阳能/化学
能电池作为电源是不可取的,这个共识是普世的。
既然太阳能/化学能都不能使用了,唯一可用的就是原子能了。
在宇航器上使用原子能发电不可能使用反应堆-蒸汽-蒸汽轮机-发电机这种制式(
太笨重且不紧凑),而是无运动部件的原子能-热电偶发电机制,也就是放射性同位素
热电发电,Radioisotope thermoelectric generator (RTG)。
RTG的机制是热电效应,热电效应是一个由温差产生电压的直接转换,且反之亦然
。简单的放置一个热电装置,当他们的两端有温差时会产生一个电压,而当一个电压施
加于其上,他也会产生一个温差。这个效应可以用来产生电能、测量温度,冷却或加热
物体。因为这个加热或制冷的方向决定于施加的电压,热电装置让温度控制 变得非常
容易。 一般来说,热电效应这个术语包含了三个分别经定义过的效应,塞贝克效应(
Seebeck effect,由Thomas Johann Seebeck发现 。)、帕尔帖效应(Peltier effect
,由Jean-Charles Peltier发现。),与汤姆孙效应(Thomson effect,由William
Thomson发现)。在很多教科书上,热电效应也被称为帕尔帖-塞贝克效应(Peltier–
Seebeck effect)。它同时由法国物理学家Jean Charles Athanase Peltier与爱沙尼
亚裔德国物理学家Thomas Johann Seebeck分别独立发现。
下面是热电效应的示意图,这个效应可以用来产生电能、测量温度,冷却或加热物体:
图中的红色加热源如果是核能裂变物质,那么这个装置就是RTG了。
目前在RTG中常用的核裂变材料是钚238,在使用石墨作为减速剂的情况下,链式反应产
生的热量足以使整个氧化钚238材料组件加热至暗红色(700-800摄氏度)了:
大家目测一下就可以了,千万不要在没有防护的情况下接近钚238,防止放射性和灼烧
的危险。
这种核燃料的半衰期是~88年,对10-20年的星际航行的宇航器来说是足够的了。
不过每过4年,其输出功率就要下降~5%。
在新视野号出发时(2006年)携带的GPHS-RTG(下图)热功率达4400瓦,输出电
功率为280瓦,2015年7月15日达到冥王星时,其输出电功率为220瓦。为了防止RTG辐射
热影响探测器工作,在RTG和探测器之间还安装了热防护屏障。
靠了这个RTG,新视野号才可以撑到今天。而据说玉兔的RTG出了篓子,在月球
黑夜时,无法加热兔子,结果变成冻兔肉了。
早在上世纪60-70年代,美国阿波罗12-17号就携带了RTG(SNAP-27)作为置放
在月球上的考察仪器的供电电源:其热功率输出达1480瓦,输出电功率73瓦,(请注意
SNAP-27 RTG上面的辐射散热片):
阿波罗13号在出事故返航地球时采用登月舱作为救生艇,SNAP-27最后伴随登月舱坠落
在太平洋汤加海域的海底,至今还没有打捞出来。某航天大国可以去此海域用定海神针
打捞此物,依样画葫芦。
另据神州官报称: 嫦娥3号首次采用RTG,(评论:按照神州常例,不提供照片和参数
,无图无真相),玉兔号月球车能源将由太阳能电池板和放射性同位素热电机提供,前
者负责提供月球车各种仪器的工作能源和驱动月球车行驶,而后者负责在夜晚期间给月
球车的仪器保温(采用维基/百度)。
从玉兔月球车的详细示意图上看,根本没有看到RTG,只有号称所谓的放射性热源 (也
没有照片实物显示):
而美制新视野号的特征之一就是那根粗大的RTG,为了防止RTG辐射热影响探测器工作,
在RTG和探测器之间还安装了热防护屏障:
看来RTG的辐射热是探测器避之不及的玩意,被神州用来当取暖热源来使用,也算是一
大创新了: 因此,我现在更倾向于认定:玉兔可能没有被冻死,而是被自己携带的“
RTG”烧死,并被煮熟,让吴刚拿去喝桂花酒时当下酒菜了。 |
P****R 发帖数: 22479 | 2 很好
了。
【在 P****R 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 其实本博文的题目本来是《为什么新视野号还没被冻死?》,只是为了骗取点击 : 率,故意倒过来写博文的题目,绝对不是对中国航天人的不敬。 : : 大家都知道,在太阳系中,一旦超过木星轨道,太阳辐射能已经降到很低,在背 : 光的地方,温度已经降到近零下200度,而一旦超过海王星轨道,基本就是零下240度了。 : 在这种条件下,航天器不能使用太阳能电池板作为获取电力的电源来驱动航天器 : 上的姿态控制机构/观测仪器/通信设备。此时可以替代的电源的可能选项是蓄电池和燃 : 料电池这类化学电池,前者可以维持一个星期,后者可能维持几个月,那么要访问木星 : 以外的类木行星或冥王星,旅行时间往往达到数年,这些化学电池寿命是不能胜任的。 : 比如这次新视野号旅程达9年之久,靠蓄电池/燃料电池供电几乎是难以想象的,另外这
|
S*********e 发帖数: 4 | 3 弯道超车思维在宇航方面的体现。共产科技人员认为用辐射热发电后再电加热是浪费。
lol
【在 P****R 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 很好 : : 了。
|
f****l 发帖数: 8042 | 4 这个有点牵强,这个测试肯定做过,这种测试在地球就可以做。不可能犯这种错误。 |
P****R 发帖数: 22479 | 5 这次玉兔2又烧熟了。
【在 f****l 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 这个有点牵强,这个测试肯定做过,这种测试在地球就可以做。不可能犯这种错误。
|
a****l 发帖数: 8211 | 6 详细说一下,是烧熟了还是冻僵了?
【在 P****R 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 这次玉兔2又烧熟了。
|
n****4 发帖数: 12553 | 7 刀五别瞎猜了,欧洲航天局人类首个降在土卫六表面的兔,也就撑了三十二分钟就冻死了
了。
【在 P****R 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 这次玉兔2又烧熟了。
|
a***e 发帖数: 27968 | 8 人体表面辐射100W
300W够干啥的
死了
★ 发自iPhone App: ChinaWeb 1.1.5
【在 n****4 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 刀五别瞎猜了,欧洲航天局人类首个降在土卫六表面的兔,也就撑了三十二分钟就冻死了 : : 了。
|
a***e 发帖数: 27968 | 9 傻叉想象力还挺丰富
了。
★ 发自iPhone App: ChinaWeb 1.1.5
【在 P****R 的大作中提到】![](/moin_static193/solenoid/img/up.png) : 这次玉兔2又烧熟了。
|