没有核热源的印度月船三号在月球能活多久美国探测器给出回答

发布时间：2023-09-07 12:32:13 所属栏目：外闻来源：网络

导读： 　　印度的第三次登月探测计划——月船3号，没有为它的维克拉姆着陆器和普拉吉安月球车配备使用同位素核能产生热的装置，这是因为需要控制成本，然而，两个探测器仍然做好了过月

　　印度的第三次登月探测计划——月船3号，没有为它的维克拉姆着陆器和普拉吉安月球车配备使用同位素核能产生热的装置，这是因为需要控制成本，然而，两个探测器仍然做好了过月夜准备工作（载荷断电、蓄电池充满电、太阳能电池朝向太阳照射方向），这是为何？

　　探测器在月球表面存活时间的长短，取决于其在月球低温环境中的适应能力。

　　人造卫星在环绕地球飞行期间也会经历阳照区与阴影区，两区之间的温差可以达到几百度，热量控制是航天器需要解决的基础安全运行问题，一般情况下需要将航天器的温度控制在55℃至-15℃之间。

　　航天器热控有被动热控与主动热控两种办法，两种办法通常是兼而有之。当航天器通过阳照区时，温度急剧升高，航天器表面可以包覆隔热用的聚酰亚胺薄膜，薄膜表面可以镀铝、镀金、镀银，从而实现不同的辐射性能，我们经常看到卫星表面金灿灿、银闪闪的薄膜就是此类产品。

　　像神舟载人飞船的返回舱、天问一号探测器登陆火星的进入舱，在轨道运行期间也有隔热需求，它们用的就不是隔热薄膜，而是基于喷涂材料实现在空间环境中的被动温度控制。

　　以前神舟飞船返回舱的外观颜色通常都比较深，而如今，不论是神舟载人飞船返回舱，还是天问一号进入舱，基本都统一成了银色，这是我们新研制的低吸收低发射热控涂层，可以实现航天器长期在轨运行期间的温度控制。

　　除此之外，还可以设置散热冷板，比如国际空间站桁架上展开的类似太阳能电池板，但又不是太阳能电池板的装置，就是散热冷板，我国空间站舱外有一层与舱体有间隙的包壳也是散热冷板，这些都是被动热控办法。

　　被动热控办法并不足以完全满足航天器的调控需求，此时就可以用上流体回路，让液体工质在管路与换热装置中进行流动，以实现强迫对流换热，可以对航天器设备的热量进行收集、交换、排散，比如我国航天员在出舱任务中安装的扩展泵组就是空间站流体回路的循环泵备份。

　　当航天器通过阴影区时，如果收集到的热量不足，还可以进行电加热，然后通过流体回路进行温度调控。

　　但是，如果探测器位于月球表面，温度调控面临的问题就大不相同了，月球非极区月面都有月昼与月夜之分。

　　月昼期间有约14天的连续光照，此时探测器有电力能源获取的便利，但是由于太阳光的持续照射，温度排散的压力也会更大，也需要散热板、隔热薄膜、流体回路等主被动热控手段，在月午期间，温度更高时，探测器还需要通过关闭部分载荷设备，停止探测活动来降低设备温度。

　　月昼期间因为有能源获取优势，对于探测器还算友好，但到了月夜期间就完全不同了，连续约14天无光照，温度可低至-190℃，能源获取能力为零，即便蓄电池充满电，也不能将有限的电力转换成热能，长期的低温会使航天器的设备、载荷冻坏，尤其是蓄电池对温度更加敏感，比如，法国的阿斯特里克斯卫星就因为蓄电池温度过低而停止工作。

　　此时就需要不依赖外部环境的独立热源供给，比如放射性同位素核热源，放射性同位素在衰变时会发射高速带电粒子，当带有电荷的微粒和物质发生作用时会产生能量转移，这种能量的转移可能会导致热量生成，从而使得月面探测器的使用受到了限制或遭到了阻碍，特别是在没有太阳照射的时候。

　　以嫦娥三号着陆器为例，它配置的是钚-238同位素核热源，其半衰期长达87.7年，这就是为什么登月将近十年，着陆器依旧有科学探测载荷可以工作的原因，而只要一台科学探测载荷可以工作，就表明探测器平台基本运行功能是正常的，同位素核热源是功不可没的。

　　同时，基于同位素核热源的热能还可以实现温差发电，嫦娥四号着陆器就配置了核电源，可以在月夜期间为测温装置供电，从而获得月夜期间精准的温度数据。

　　基于世界无人月面探测器的生存时间排名可知，前四名均为配置有同位素核热源的中国探测器，分别是嫦娥三号着陆器、嫦娥四号着陆器、玉兔二号月球车、玉兔号月球车，然而再看嫦娥系列之后的那些上个世纪的探测器，同位素核热源的配置与否貌似也并不是月面生存时间长短的唯一决定性因素。

　　比如配置同位素核热源的苏联月球车2号比没有配置同位素核热源的美国勘测者1号着陆器的存活时间还要短，前者是月球车，属于月面移动装备，机械故障的可能性较大，然而勘测者1号着陆器的7个月零7天的月面生存时间表明，即便没有同位素核热源，月面探测器也可以具备度过月夜的能力，这取决于探测器平台设备适应极端温度环境的能力强弱。

　　总体来看，无同位素核热源探测器的月夜生存能力仍然是极为有限的，比如自勘测者一号之后，接下来的勘测者3号、勘测者5号、勘测者6号、勘测者7号的月面生存时间均没有超过4个月，其中有的连一个月夜都熬不过去，多数也就是一两个月夜的生存能力。

　　勘测者3号仅在月面存活了13天，没能扛过一个月夜。

　　考虑到时代的发展，技术的进步，印度月船三号即便参照上世纪无同位素核热源探测器的最长月面时间来看，可以存活半年多时间，如果运气不太好，可能第一个月夜都熬不过去。当然，这只是理论上的推测，实际情况还要看后续发射任务的进展。

（编辑：大同站长网）

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