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在太空探索中,最常使用的是太阳能电池和同位素温差发电机,前者价格比较便宜,缺点是没有必须依赖太阳,到了夜晚就无法使用,后者则是更理想的电力供应设备。
同位素温差发电机也被叫做“核电池”或“原子能电池”,原理是塞贝克效应,根据这种热电效应,在一定温度下,材料本身会产生电势差,利用放射性同位素pu-八衰变过程释放热能,通过热电偶转换成电能,具有尺寸小、重量轻、性能稳定可靠、工作寿命长、环境耐受性好等特点,能为空间及各种特殊、恶劣环境条件下的高空、地面、海上和海底的自动观察站或信号站等提供能源。
同位素电池在米国、露西亚、东国等大国已实际应用,主要用于航天器的能源供应。
这种温差发电器是由一些性能优异的半导体材料,如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等,把许多材料串联起来组成。另外还得有一个合适的热源和换能器,在热源和换能器之间形成温差才可发电。
其实这种发电器本身并没有什么技术难度,难的是生产成本,关键在于原料pu-八。
钚-八是钚的同位素,银白色金属,熔点640°,沸点34°,原子序数94,属周期系b族,半衰期八64年由于其衰变时只放出α射线,而且自发裂变中子很少,安全又稳定,所以才成为同位素电池最重要的核素。
但它并不是一种天然存在的同位素,1940年末,米国科学家西博格、麦克米伦等在米国用60英寸回旋加速器加速的16兆电子伏特氘核轰击铀时发现了钚-八。
现在工业用的钚八主要是用中子辐照镎7得到的,成本极其昂贵,而且产量很低。
平均每千克的价值超过1400万镑……
比如米国毅力号火星车使用的钚八核电池,总重量只有4八千克,造价却有7000万镑左右……而且米国到目前为止,总共生产的钚八也只有几百千克而已……
然而世人没有察觉到的是,现在霍克岛钚八的生产成本,却只有33万镑/千克!
因为他们改进了钚八的生产技术,材料由原本核反应副产品镎7,改成了自然界中储量比较丰富的铀八……
至于铀八哪里来的,霍克岛本身就有铀矿开采,只不过目前产量不多……
不要小看这个小小的技术改进,它的词条难度是300多万!……
拥有这项技术之后,霍克岛生产的核电池,成本只有米国的四十分之一,米国造一个核电池,霍克岛能制造同样功率的四十个,而且产量也大大提升,一个月就能产500千克……
这意味着什么?
这意味着霍克岛在月球和火星等着陆探索中,可以几乎不受黑夜的限制,长期保持稳定的供热和供电!
是的,钚八核电池不但能提供电能,还能直接提供供热,因为钚八衰变本身就会释放出能量,用这种能量发电的话,还要损失一部分能量,直接供热的话,更划算……
这也是霍克岛敢提前搞月球基地的底气所在,其实一直以来,对米国来说,月球基地在技术都不是问题,问题出在成本。
月球基地和空间站不一样,它是有黑夜的,而且黑夜非常漫长,足有1477天,这也注定了太阳能发电设备无法稳定的为月球基地提供稳定的供电,漫漫长夜,零下一百多的温度,如果不能提供足够功率的电力,必然会将任何航天员冻死……
太阳能电板使用更多的锂电池储存电能,或者自带氢气氧气等燃料氧化剂进行发电,理论上是可以解决这个问题。
但成本却高到无法接受,这可是月球!
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