北京時(shí)間8月6日13時(shí)31分，美國(guó)航天局2011年年底發(fā)射的“好奇”號(hào)探測(cè)車登陸火星表面，“降落”時(shí)長(zhǎng)7分鐘。并開(kāi)始了在火星為期兩年的任務(wù)。“好奇”號(hào)項(xiàng)目總投資為25億美元，是迄今最昂貴的火星探測(cè)項(xiàng)目。美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬的頂級(jí)科學(xué)顧問(wèn)約翰·霍爾德倫(John Holdren)認(rèn)為，“這是行星探索邁出的巨大的一步。以前從來(lái)沒(méi)有人做到過(guò)類似的事情。這次的表現(xiàn)令人難以置信。”（以下是好奇號(hào)登陸火星圖）

圖為美國(guó)宇航局首次成功收到的“好奇”號(hào)傳回地球的圖像

圖中顯示的是在“好奇”號(hào)火星車安全抵達(dá)地面前一分鐘，處于工作狀態(tài)的“天空起重機(jī)”（圖片來(lái)自環(huán)球網(wǎng)）

當(dāng)火星車接觸到火星表面時(shí)，連接電纜就會(huì)被立刻切斷，反推火箭將會(huì)飛離火星車，離開(kāi)安全距離之外。該著陸方法在目前登陸火星的探測(cè)器中是獨(dú)一無(wú)二的。

    這個(gè)重量達(dá)1噸的火星探測(cè)車使用的是六輪核動(dòng)力，據(jù)報(bào)道稱，好奇號(hào)火星車是美國(guó)宇航局迄今最為先進(jìn)的火星車，大小與一輛小汽車接近，以核電池作為動(dòng)力，至少可以保證14年的供能。據(jù)了解，在外行星探測(cè)中，由于空間探測(cè)器遠(yuǎn)離太陽(yáng)，難以利用太陽(yáng)電池發(fā)電，必須采用核電源。美國(guó)在“海盜”號(hào)探測(cè)器，“先驅(qū)者”10號(hào)、11號(hào)探測(cè)器，“旅行者”1號(hào)、2號(hào)探測(cè)器，木星和土星探測(cè)器中，都使用了同位素溫差發(fā)電器作為電源。那么，到底什么是核動(dòng)力呢?

    核動(dòng)力原理簡(jiǎn)介

    核動(dòng)力是利用可控核反應(yīng)來(lái)獲取能量，從而得到動(dòng)力，熱量和電能。因?yàn)楹溯椛鋯?wèn)題和現(xiàn)在人類還只能控制核裂變，所以核能暫時(shí)未能得到大規(guī)模的利用。利用核反應(yīng)來(lái)獲取能量的原理是：當(dāng)裂變材料(例如鈾-235)在受人為控制的條件下發(fā)生核裂變時(shí)，核能就會(huì)以熱的形式被釋放出來(lái)，這些熱量會(huì)被用來(lái)驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)可以直接提供動(dòng)力，也可以連接發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生電能。世界各國(guó)軍隊(duì)中的大部分潛艇及航空母艦都以核能為動(dòng)力，同時(shí)，核能每年提供人類獲得的所有能量中的7%，或人類獲得的所有電能中的15.7%。

    核動(dòng)力衛(wèi)星使用核電源的人造地球衛(wèi)星。核電源工作壽命長(zhǎng)，性能可靠，能提供較大的功率。它與太陽(yáng)電池電源相比，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，由于在衛(wèi)星外部沒(méi)有伸展開(kāi)的大面積太陽(yáng)電池翼，在低軌道飛行時(shí)大氣阻力較小。在空間戰(zhàn)中使用核電源能提高衛(wèi)星的生存能力。核電源適用于某些軍用衛(wèi)星和行星探測(cè)器。由于衛(wèi)星墜毀時(shí)會(huì)對(duì)大氣和地球造成污染，核電源的使用受到安全上的限制。衛(wèi)星用的核電源有兩類：放射性同位素溫差發(fā)電器和核反應(yīng)堆電源。前者功率較小，為幾十至幾百瓦;后者功率較大，可達(dá)數(shù)千瓦至數(shù)十千瓦。

    衛(wèi)星用的核電源有兩類：放射性同位素溫差發(fā)電器和核反應(yīng)堆電源。前者功率較小，為幾十至幾百瓦;后者功率較大，可達(dá)數(shù)千瓦至數(shù)十千瓦。美國(guó)在1965年發(fā)射的一顆軍用衛(wèi)星中，用反應(yīng)堆溫差發(fā)電器作為電源，由于電源調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障僅工作43天。以钚 238放射性同位素作熱源的同位素溫差發(fā)電器，曾用于“子午儀”號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星、“林肯”號(hào)試驗(yàn)衛(wèi)星和“雨云”號(hào)衛(wèi)星;蘇聯(lián)在1967～1982年共發(fā)射了24顆核動(dòng)力衛(wèi)星，都屬于海洋監(jiān)視衛(wèi)星。在外行星探測(cè)中，由于空間探測(cè)器遠(yuǎn)離太陽(yáng)，難以利用太陽(yáng)電池發(fā)電，必須采用核電源。

    核動(dòng)力使用現(xiàn)狀

    中國(guó)于20世紀(jì)70年代開(kāi)始空間堆的研究工作，后一度中止。“九五”期間，空間堆研究被列入總裝備部預(yù)先研究項(xiàng)目，由原子能院和空間技術(shù)研究院共同承擔(dān)，完成了空間堆概念設(shè)計(jì)。“十五”起，開(kāi)始了空間堆初步設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、試驗(yàn)技術(shù)以及安全研究等方面均取得一定突破。目前項(xiàng)目處于從技術(shù)設(shè)計(jì)到施工設(shè)計(jì)的過(guò)度階段，正進(jìn)行設(shè)備和部件的研制和單項(xiàng)試驗(yàn)。計(jì)劃2015年完成地面試驗(yàn)，2020年定型，2025年發(fā)射“百千瓦級(jí)核反應(yīng)堆試驗(yàn)星”，進(jìn)行在軌演示驗(yàn)證，掌握超大功率空間核反應(yīng)堆電源技術(shù)。

    俄羅斯、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)從20世紀(jì)60年代起就開(kāi)始開(kāi)展空間堆的研究，目前只有美國(guó)和俄羅斯進(jìn)行了實(shí)際發(fā)射。截至2004年，俄羅斯供發(fā)射了37個(gè)使用空間堆供電的航天器;美國(guó)發(fā)射過(guò)1個(gè)類似裝置。

    西方在核動(dòng)力衛(wèi)星技術(shù)方面也起步很早，美國(guó)在1960年代就開(kāi)始將核反應(yīng)堆裝上衛(wèi)星，但出于安全考慮，與前蘇聯(lián)相比數(shù)量較少。但近年來(lái)，美國(guó)和歐洲又重新開(kāi)始新一代核動(dòng)力衛(wèi)星的研發(fā)。

    目前，大多數(shù)人造衛(wèi)星依靠太陽(yáng)能電池提供動(dòng)力，因此顯眼的太陽(yáng)能板成為多數(shù)衛(wèi)星的主要特征。而空間核反應(yīng)堆可以提供更充足的能源，而且也可以通過(guò)減少太陽(yáng)能板減輕衛(wèi)星的負(fù)荷。

    核動(dòng)力衛(wèi)星歷史事件

    美國(guó)在1964年4月發(fā)射“子午儀”號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星時(shí),因發(fā)射失敗衛(wèi)星所攜帶的放射性同位素源被燒毀,钚238散布在大氣層中并擴(kuò)散至全球。后來(lái)改用特種石墨作同位素源外殼，以防燒毀。

    1968年5月“雨云”號(hào)氣象衛(wèi)星發(fā)射失敗時(shí),核電源落入圣巴巴拉海峽，后被打撈上來(lái)。

    蘇聯(lián)在1967～1982年共發(fā)射了24顆核動(dòng)力衛(wèi)星，都屬于海洋監(jiān)視衛(wèi)星。衛(wèi)星帶有以濃縮鈾 235為燃料的熱離子反應(yīng)堆，功率為5～10千瓦。它們?cè)?00多公里的低軌道上工作,完成任務(wù)后核反應(yīng)堆艙段與衛(wèi)星體分離,并小型火箭推到大約1000公里的軌道,可運(yùn)行600年。

    1978年1月24日，蘇聯(lián)“宇宙”954號(hào)核動(dòng)力衛(wèi)星發(fā)生故障，核反應(yīng)堆艙段未能升高而自然隕落，未燃盡的帶有放射性的衛(wèi)星碎片散落在加拿大境內(nèi)，造成嚴(yán)重污染。

    1983年1月“宇宙”1402號(hào)核動(dòng)力衛(wèi)星發(fā)生類似故障,核反應(yīng)堆艙段在南大西洋上空再入大氣層時(shí)完全燒毀。

    核動(dòng)力衛(wèi)星威脅

    1978年1月，蘇聯(lián)的雷達(dá)海洋偵察衛(wèi)星(RORSAT)“宇宙”-954，使用自身攜帶的核反應(yīng)堆再入大氣層，因?yàn)樾l(wèi)星的反應(yīng)堆核未能分離使其進(jìn)入核安全軌道，最后墜落在加拿大，它污染了大約10萬(wàn)平方公里的土地。

    1983年2月，核動(dòng)力的蘇聯(lián)衛(wèi)星“宇宙”-1402墜落在南大西洋。 最為嚴(yán)重的威脅來(lái)自于NASA/歐空局/意大利航天局合作的機(jī)器人衛(wèi)星任務(wù)——卡西尼-惠更斯。該任務(wù)用于研究土星和它的天然衛(wèi)星，于1997年10月15日發(fā)射，并在1999年8月18日進(jìn)行了重力輔助的地球飛越。該航天器攜帶有使用32.7千克钚-238的核反應(yīng)堆，在飛越時(shí)距離地球僅有500公里。假如該衛(wèi)星墜入大氣層，將有多至50億的人口受到輻射的毒害。

    2009年2月10日，美國(guó)銥星公司的“銥”-33通信衛(wèi)星和已經(jīng)停止工作的“宇宙”-2251在北西伯利亞上空發(fā)生碰撞。“宇宙”-2251就攜帶有核動(dòng)力裝置，此次碰撞帶來(lái)了潛在的危險(xiǎn)太空碎片。 目前，使用核系統(tǒng)的30顆俄羅斯衛(wèi)星和7顆美國(guó)衛(wèi)星運(yùn)行在距離地球800公里到1100公里的軌道上，在那里相似的碰撞還有可能發(fā)生。這意味著大約40次的“潛在核爆炸”。如果其中任一衛(wèi)星碰到太空垃圾碎片，它將減速并最終重返大氣層，在地球上空和地面釋放輻射。