前面已经谈到,此次嫦娥卫星肩负着四个任务,为了完成这些任务以及卫星与地面之间的通信和导航的需要,卫星有效载荷中总共装备了6套24件科学探测仪器。
试想,嫦娥一号携带了如此众多的仪器,哪一件不要消耗电能啊!过去发射的地球卫星,绝不会有这么多的仪器,太阳能电池足以应付了。但是,对于绕月卫星来说,仅靠太阳帆产生电能就不足以给这么多的设备供电了。还有一个很重要的因素:嫦娥一号在绕月飞行的1年时间里,可能会遭遇两次月食,每次月食大约持续5个小时。发生月食时,月球躲在了地球的后面,见不到太阳,太阳帆自然也就停止发电了。月食期间,即便让我们的嫦娥节衣缩食,关闭一部分负荷,仅靠蓄电池存储的电能也难以支撑过去。
嫦娥卫星装备的八大件
那么,如何帮助绕月卫星读过漫漫长夜呢?这个问题如果搁在地球上,根本就不是问题,可以连接市电,可以配备功率巨大的蓄电池组,可以启用燃料电池组,实在不行直接用柴油发电机给这些设备供电。可是,所有这些办法都不可能用在绕月卫星上。对绕月卫星来说,一切部件都要轻量化。
其实,对于深空探测卫星的供电问题,我们现在已经不用为它发愁了,因为这个问题早在阿波罗登月之前就已经存在,并且找到了解决问题的办法——启用同位素电池。我们的嫦娥卫星上就携带有同位素电池。
同位素电池?很多人可能从未听说过这玩意儿,因为它作为一种核电源,价格极其高昂,很少用于民用用途。这种电池首次使用大概是阿波罗登月舱。1969年7月21日,人类第一次成功地登上月球,在承担这次任务的阿波罗11号飞船上安装了两个放射性同位素装置,其热功率为15瓦,用的燃料为钚-238,半衰期89年。但是,阿波罗11号上的放射性同位素装置是供飞船在月面上过夜时取暖用的,也就是说它仅仅用于提供热源。所以,该装置又叫做ALRH(Apolo Lunar RI Heater)装置,意思是阿波罗在月球上用的放射性同位素发热器。有了热能,就能将它够转化为电能,后来阿波罗宇宙飞船上也装载了同位素装置,只是全部用来发电了,这就是SNAP-27A装置,它用的燃料是钚-238,设计的电输出功率为63.5瓦,整个装置重量为31千克,设计寿命为一年。
阿波罗登月舱里配有同位素电池
同位素电池(也称作核电池)的外形与普通干电池相似,呈圆柱形,在圆柱的中心密封有放射性同位素源,外面是热离子转换器或热电偶式的换能器,换能器的外层为防辐射的屏蔽层,最外面一层是金属筒外壳。核电池是利用放射性同位素衰变产生热能的,其功率难以做大,但发电时间很长,连续使用十几年没问题。
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