世界航天的重磅消息！2月19日，美国的“毅力号”火星车抵达火星表面，从此开始漫长的火星探索任务，为人类是否适合移居这颗星球寻找更多依据。
△犹如科幻电影的“毅力号”着陆过程“毅力号”是人类发射成功的第5辆火星车，除了“毅力号”，中国和阿联酋于去年年中也发射了火星探测器。而中国的“天问一号”探测器已在2月24日到达火星停泊轨道，计划5月左右着陆，届时会释放一台火星车。
△中国“天问一号”探测器携带的火星车“毅力号”火星车采用电动驱动，但是，人类没有在火星上建充电桩，火星车平时是怎么补电？光靠太阳能发电板吗？
△“毅力号”火星车细心的小伙伴可能发现，你看不到“毅力号”有大面积的太阳能发电板。所以，“毅力号”的能量肯定不是主要来自太阳能，那么来自哪里？
答案是：核电！
抛开高深的理论，我们解释一下大家都能听得懂的原理。其实就是利用同位素衰变过程中的热量转化为电量，从而维持火星车运作。
那什么是同位素？
就是质子数相同而中子数不同的原子，即互为同位素，就像一个家庭里的兄弟姐妹。但地球上有些同位素稳定，有些则不稳定，就像家里有的子女好动，有的不好动。那些好动的会通过不断运动消耗体力，直到累了不想动了（就是变稳定）。而运动过程中身体会发热出汗，体重会有所下降。
同位素也类似这样，不稳定的会通过衰变而变得更稳定，同时会释放热量，质量也随之变小。它的衰变期就相当于人的运动持续时间，有的人快，比如做俯卧撑不到1分钟就累趴了，而有的人可以坚持10分钟。因此，选择一个衰变期越长的同位素，就获得更持久的能量。
当然，以上的比喻只是从某个角度方便大家的理解，实际上原子的变化是很复杂的，放射性同位素在衰变中还会释放辐射。而“毅力号”用了一种叫“钚-”的同位素，光一个半衰期就接近88年，足够无穷无尽地输出能量了。它在衰变过程中会放出一个α粒子，达到五六百摄氏度，火星车上的温差元件就将这种热量转为电能。
不过，能量转化率很低，只有6.3%。这意味着接近94%的热能会散发掉，但“毅力号”配备了智能的能量回收装置，将剩下的热能用来给车内设备供暖，以时刻保持合适的工作温度。
以目前的条件看，核电是最适合火星车的能源获取方式。除了上面提到的优势外，还有很重要的一点：放射性同位素的衰变过程很稳定，既不受温度、压力、电磁场等外界条件的影响，也不受元素所处的状态影响，只和时间有关。这点非常关键，因为稳定的能量输出，有助于火星车的稳定工作。
不过，核电并非是火星车的唯一能量来源，根据工作目标、经济和安全等综合考量，太阳能也是另一种不错的选择。例如我国“天问一号”携带的火星车就用了太阳能板，美国“好奇号”之前的索杰纳号，机遇号，勇气号都使用了太阳能。
长时间不充电、又能解决辐射，为什么不用在民用电动汽车上？
实际上，早在年，福特汽车就推出过一款叫Nucleon的核动力概念车，不过它是通过两个后轮之间的核反应堆以铀元素的核裂变为能源，把水变成高压蒸汽，再推动涡轮叶片实现驱动，然后蒸气在冷却之后返回核反应堆里面再次加热。
△福特Nucleon简单地说，就是只要核燃料还没用完，它就有源源不断的动力，听起来就像“永动机”一样完美。但是，直到今天还没上路。
其实，主要是成本太高影响了“核电”的普及，我们还是以“毅力号”来例举。它的核电池采用了4.8千克的钚氧化物，总重量45千克，初始功率瓦（随着衰减功率会越来越小，但过程是缓慢的，可忽略不计），但造价你猜多少？
万美元！！
这是什么概念？这么说吧，全世界最贵的车——布加迪ChironPurSport价值万美元。而毅力号上一颗小电池，就能买将近20辆布加迪！
△布加迪ChironPurSport所以，要在短期内普及“核电”，简直天方夜谭。那么，核电池为什么这么贵？主要是技术门槛太高，体现在下面两点：
1、钚-很难获取。目前只有美俄两国有能力大量生产。原理是把镎-放在专用反应堆内进行中子辐照，让让它吸收一个中子变成镎-，再经一次β衰变转化为钚-。虽然我们用两三句话就描述完原理了，但实际操作技术门槛相当高。
2、核电热转电效率低。“毅力号”的核电热效率只有6.3%。就相当于，同位素释放的热量，只有6.3%能转为电。而作为参考，传统燃油汽车的发动机热效率最高达到41%（平均33%），量产电动汽车热效率普遍超过80%。
既然如此，为什么非要钚-做电池呢？
还有个很重要的点，就是辐射容易屏蔽，相对安全！它的衰变辐射主要产生α粒子射线，穿透力较弱，一张纸就能把它挡住。
因此，当今的民用电动汽车，普遍采用化学动力电池。主要分为两个阵营——“锂电池”和“铁电池”，其中锂电池主要指三元锂电池，是市场最被看好的电池种类。
三元锂电池的性能较好，可以快速充电、高功率放电、能量密度比高且循环寿命长。也就是说，在同样车重的情况下，三元锂的车有更长的续航里程，而且能输出更大功率，让车加速更快。
特斯拉的大部分车型都采用了三元锂电池，在先进的电控管理下，让用户获得较好的体验。但是，三元锂电池成本较高，高温下安全性不够稳定，普遍出现在比较贵的电动汽车，或者很多廉价电动汽车的长续航车型上。
而“铁电池”以磷酸铁锂为代表，比亚迪是坚决的拥护者。磷酸铁锂的成本较低，但能量密度比在改进后也不逊色于三元锂电池。连特斯拉这样喜欢用三元锂的品牌，在Model3的入门车型也改用磷酸铁锂。
“铁电池”最大优点是安全、耐高温，被刺穿也不会发生爆炸。但是软肋是低温性能差，也就是说在冬天低温下，掉电明显比三元锂多，这是现在难以解决的技术难题。
另外，还有一个“第三阵营”，即以丰田为首的燃料电池，这类电池系统具有良好的环境相容性，在汽车端能做到真正的“零排放”。同时，它有优良的负载特性、高效的输出性能和灵活的结构特性，氢的获取也比较广泛。
但整车成本和加氢站成本较高，一个加氢站的建造成本往往过千万元人民币，而一个普通的充电桩只需要一万元或者更低廉的成本。因此，短期内燃料电池车也难以普及，但许多国家还在尝试，比如我国就有不少燃料电池的大巴在行驶。
总之，人类对陆上交通的探索一直没停下步伐，一百多年前，我们面临马车和内燃机车、电动汽车、蒸汽机车的十字路口，而今天，人类再次站在一个新的十字路口，只不过这次，时代的大方向已经决定淘汰内燃机车，电动汽车成为新趋势，那么，用哪种技术获取电能就成为新的探索节点。
按照历史的进程，尖端科技率先用在军事、航空领域，也许，未来民用车搭载“核电”也不是梦。
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszyzl/7598.html
