欧洲首个火星探测器将使用核动力加热器

罗莎琳德·富兰克林的新技术有望为航天器上的“放射性同位素热电电池”铺平道路。
An artist’s impression of ESA’s ExoMars rover, Rosalind Franklin.
欧洲空间局的ExoMars探测器“罗莎琳德·富兰克林”的艺术家想象图。图片来源:ESA/ATG medialab

欧洲首个火星探测器“罗莎琳德·富兰克林”将在2028年左右抵达火星时,面临低至零下100华氏度的严寒温度——工程师们正在利用放射性衰变来帮助它保持尽可能温暖。根据欧洲空间局(ESA)最近的公告,与美国宇航局(NASA)的一项新合作伙伴关系将为ExoMars任务提供放射性同位素加热单元(RHUs)——这些设备利用衰变同位素的能量来产生热量,而不是仅仅依赖太阳能电池板产生的电力。

但使“罗莎琳德·富兰克林”的RHUs特别之处在于,它们将创新地使用镅-241,而不是钚-238。虽然镅-241的功率不如钚,但其衰变副产物更便宜、更容易获得——以至于即使RHU需要更多,最终成本可能仍会更低。

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一旦到达火星,RHUs将有助于加热探测器着陆平台内的设备,该平台在“罗莎琳德·富兰克林”部署到表面之前为其供电。探测器将在离开着陆器后才展开自己的太阳能电池板,因此RHUs提供了一种备用方案,以防任务控制在启动过程中遇到任何问题。

正如《自然》周二解释的那样,欧洲空间局过去的任务依赖美国或俄罗斯提供钚-238。即将到来的ExoMars任务最初包括俄罗斯航天局Roscosmos,但在2022年俄罗斯入侵乌克兰后,ESA终止了合作。这一挫折迫使该机构独自对“罗莎琳德·富兰克林”进行了彻底的重新设计,并寻求NASA的额外帮助。除了RHUs,美国现在还将提供将探测器送往火星的火箭以及着陆器的制动发动机。

新的RHUs是正在进行的欧洲同位素能量利用设备(ENDURE)项目的一部分,该项目旨在使类似的电源成为未来太空旅行的一部分。如果一切顺利,ESA希望在本十年末开发出使用镅的放射性同位素热电发生器(核电池)。与仅仅提供热量不同,这些电池将把能量转化为电能供航天器使用。

当然,处理放射性材料需要大量的认证和安全保障措施,但《自然》报道称,ESA相信一切都将准备就绪,以赶上2028年的ExoMars任务发射窗口。一旦抵达火星,“罗莎琳德·富兰克林”将开始利用一个大约6.5英尺长、能够钻入火星表面的钻头,寻找古代火星生命的证据。

 

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