美国航天器使用核电池的历史
从上世纪中叶起，美国在“先驱者”10号、11号探测器，“旅行者”1号、2号探测器，木星和土星探测器中，都使用了同位素温差发电器作为电源。就是因为采用核电源，美国“旅行者1号”行星探测器，才创造了世界卫星远航史上的辉煌纪录。目前它是离地球最远（飞行约近200亿公里）和飞行速度最快的人造卫星。它用了36年的时间，飞行到了太阳系的边缘。
以钚238放射性同位素作热源的同位素温差发电器，曾用于美国“子午仪”号导航卫星（低轨道导航卫星系列。又称海军导航卫星系统，英文缩写为NNSS。主要功用是：为核潜艇和各类海面舰船等提供高精度断续的二维定位，用于海上石油勘探和海洋调查定位、陆地用户定位和大地测量等。从1960年4月到80年代初共发射30多颗。美国在1964年4月发射“子午仪”号导航卫星时，因发射失败卫星所携带的放射性同位素源被烧毁，钚238散布在大气层中并扩散至全球。后来改用特种石墨作同位素源外壳，以防烧毁。）、“林肯”号试验卫星（早在1965年，美国林肯号试验卫星上便使用钚238放射性同位素作热源的同位素温差发电器）和“雨云”号卫星（是美国第二代试验气象卫星系列。从1964年8月到1978年10月共发射了7颗。雨云号卫星的任务是试验新的气象观测仪器和探测方法。美国在1965年发射的一颗军用卫星中，用反应堆温差发电器作为电源。但由于电源调节器出现故障仅工作43天。1968年5月“雨云”号气象卫星发射失败时，核电源落入圣巴巴拉海峡，后被打捞上来。）。
前苏联航天器使用核电池的情况
另据了解，前苏联在1967~1982年期间，共发射了24颗核动力卫星，都属于海洋监视卫星。卫星带有以浓缩铀235为燃料的热离子反应堆，核能功率为5~10千瓦。不过核动力并不是用来驱动卫星，只是利用放射性元素衰变时放出的热量，通过热电偶产生电能给卫星上的设备供电。这些核动力卫星，多在200多公里的低轨道上工作，完成任务后核反应堆舱段与卫星体分离，并将小型火箭推到大约1000公里的轨道，可运行600年。
1978年1月24日，苏联“宇宙”954号核动力卫星发生故障，核反应堆舱段未能升高而自然陨落，未燃尽的带有放射性的卫星碎片散落在加拿大境内，造成严重污染。1983年1月“宇宙”1402号核动力卫星发生类似故障，核反应堆舱段在南大西洋上空再入大气层时完全烧毁。
随着后来美苏太空竞赛的冷却，人类探索深空的脚步放缓。由于在近地轨道，核电池的性价比不及太阳能电池，此外，目前全球钚238主要产自俄罗斯，燃料来源的局限也拖累了核电池的发展、应用。
美国第一辆采用核动力驱动的火星车
但是，近年来，由于深空探测在航天大国的发展，核电池使用见多。比如美国宇航局的好奇（Curiosity）号火星探测器（“火星科学实验室”），它是一个受地面遥控的，有汽车大小的美国第四个火星探测器，也是人类建造的第一辆采用核动力驱动的火星车。美国“好奇号”火星探测器上，就搭载了六轮自重900千克的火星车，而火星车核动力装置。是一个重约45公斤，含4.8千克的钚-238，发电功率140瓦的核电池，至少可以保证对“好奇号”进行14年的核能系统。在这里，核能是以“微型化”的方式被利用的。
登陆火星的“好奇号”探测器，此刻正在遥远的红色土地上进行探测。对“非专业航天爱好者”来说，要从外形上区分“好奇号”和它的前辈、比如“勇气号”“机遇号”，其实远比想象来得简单：“好奇号”身上，那对早已被视为太空飞行器标志的“翅膀”：太阳能电池翼片消失了。收起惯常的“翅膀”，正是为了飞得更远。而且，随着人类不断走向深空，航天器对核能的依赖也会越来越大。
中国在自主研发的核电池上迈出大步
月球在绕地球公转的同时进行自转，周期27.32166日，正好是一个恒星月，所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”，几乎是卫星世界的普遍规律。由于月球自转和公转都是28天，所以“月球夜”会长达14天（月球日即白昼也有14天）。由于月球昼夜要半个月交替一次，温差高达300℃，那里是零下150度到180度，太冷了，月球车上的所有的仪器全部要冻坏。普通电池无法应对。现在所使用的各种高级的蓄电池，什么锂电池、氢电池，各种各样的电池对我们来说都没有用。长时间经受极大温差对我国月球探测器是个极大挑战。迫使我们一定要想出新的办法，于是我们国家自己研制了原子能的电池，欧阳自远院士说，我国的月球车实际上在同时使用太阳能和核能作为能源。黑暗中的月面，温度骤降到零下100多摄氏度，为防止车载仪器被冻坏，休眠中的月球车就得靠核电池的能量来保温，并维持与地面的通讯。而一旦新一个白昼来临，太阳能电池就能重新驱动月球车工作。
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