上周，最振奮人心的新聞，當然就是我國嫦娥四號成功登陸月球背面，而且是人類(lèi)首次。當嫦娥四號在月球背面登陸成功的消息被“官宣”后，不僅全國一片喝彩，國際社會(huì )也都紛紛點(diǎn)贊，足見(jiàn)這件事于人類(lèi)來(lái)說(shuō)多重要。激動(dòng)之余，肯定會(huì )有博學(xué)而又愛(ài)鉆研的小伙伴們提問(wèn)：為什么在月球表面登陸是一件影響這么重大的事情呢?它和阿波羅計劃登月成功又有什么區別呢?
原來(lái)，月球背面雖然也會(huì )有陽(yáng)光，但也存在著(zhù)漫長(cháng)的“月夜”。地球的夜晚雖然只有短短的12小時(shí)，但是月球的夜晚長(cháng)蕩14天。那里也是常年溫度在-100℃下的地方。這種時(shí)候，太陽(yáng)能電池板就會(huì )失去作用，普通的鋰電池也無(wú)法勝任如此惡劣的環(huán)境，只能“默默離場(chǎng)”。
月球車(chē)上的精密儀器在極寒的溫度下，也將難以運行。在這種情況下，嫦娥四號著(zhù)陸器和月球車(chē)必須找個(gè)辦法獲取能量，給自己供熱供電，這樣才能在這種苦寒之地生存下來(lái)。那么，在月夜的時(shí)候，嫦娥四號著(zhù)陸器和其自帶的月球車(chē)如何獲取能量的呢?現在，此地太陽(yáng)能不能用，普通電池也失效，怎么辦?
辦法只有一個(gè)：核電池。
對于核電池的形象，可能很多小伙伴還停留在科幻電影中，比如電影《火星救援》中的男主角，就是靠著(zhù)核電池的能源支撐，最終逃出火星回到地球的。而在現實(shí)中，核電池一點(diǎn)也不科幻，而是一項成熟的能源技術(shù)。
核電池的原理十分簡(jiǎn)單。放射性核素發(fā)出來(lái)的放射性射線(xiàn)本質(zhì)就是一種能量，既然是能量，那轉化為電能即可。核輻射轉化為電能的方式主要有以下幾種：一是直接充電，有的射線(xiàn)本來(lái)就是帶電粒子，比如β射線(xiàn)其實(shí)就是電子流，既然這樣，那就可以直接利用這些電子流對特制的裝置進(jìn)行充電;二是溫差發(fā)電，放射源在發(fā)出射線(xiàn)的同時(shí)，會(huì )產(chǎn)生很大的熱量(這也是為什么停堆后，反應堆芯的核燃料會(huì )熔化，大家可以想象衰變熱的能量有多大)。既然有熱量，就可以利用半導體材料，進(jìn)行溫差發(fā)電;三是利用光電效應，這種方式類(lèi)似于太陽(yáng)能發(fā)電，先讓射線(xiàn)照射到熒光物質(zhì)上，讓熒光物質(zhì)發(fā)光，然后，太陽(yáng)能電池就可以將光能轉變?yōu)殡娔芰恕?/p>
可以說(shuō)，核電池的原理，比原子彈的原理還簡(jiǎn)單，核電池的制造業(yè)比原子彈容易多了。
目前，應用最廣泛的核電池，是以钚-238為原料制成的。钚-238會(huì )發(fā)射出α射線(xiàn)，通過(guò)特定的轉換原件，就可以轉換為電能。
核電池最大的優(yōu)點(diǎn)在于不受干擾、壽命長(cháng)。不管外邊發(fā)生了什么，只要電池內的核素還有輻射，電池就可以一直使用。許多放射性物質(zhì)的半衰期有數百年之久，這意味著(zhù)很多核電池可以使用幾百年。
現在，還有一種以碳-14為原料的核電池。碳-14的半衰期長(cháng)達5730年，這種核電池的理論壽命也可以達到萬(wàn)年以上。
有人可能會(huì )問(wèn)，核電池有輻射，放在旁邊人還怎么活?其實(shí)這是對放射性的一種誤解。有些射線(xiàn)，一張紙就可以擋住。比如α射線(xiàn)，本質(zhì)上就是一個(gè)氦核，β射線(xiàn)，本質(zhì)上就是電子，一張紙就可以這兩種射線(xiàn)擋住。所以，利用這兩種射線(xiàn)做成的核電池，只要用金屬膜包好，就完全不會(huì )對人體造成影響。
美國是世界上最早研究出核電池并投入太空探索的國家，1959年，美國就研制出第一顆核電池，并于1961年首次將核電池裝備在人造衛星上，此后，美國先后發(fā)射了四十多顆靠核電池供電的太空飛行器，這其中就有大名鼎鼎的阿波羅登月飛船、“好奇號”火星車(chē)，以及后來(lái)的“新視野號”冥王星探測器等。在阿波羅登月飛船上，核電池的主要作用就是給宇航員取暖，相當于一個(gè)暖手寶。
從20世紀60年代開(kāi)始，前蘇聯(lián)也向太空發(fā)射了20多顆帶核電池的衛星。此后，繼承蘇聯(lián)太空技術(shù)衣缽的俄羅斯，現在也能造出性能良好的核電池，甚至能給美國NASA供貨。
我國的核電池發(fā)展于上世紀六十年代。1971年，我國第一顆人造衛星發(fā)射后一年，我國就生產(chǎn)出了第一塊核電池。但是當時(shí)苦于衛星少、用不上，這個(gè)技術(shù)也只能暫時(shí)保存起來(lái)。
進(jìn)入21世紀后，我國在北斗定位系統和登月工程等太空項目上進(jìn)展神速，對核電池的需求越來(lái)越強烈。這個(gè)時(shí)候，技術(shù)儲備的好處就顯現出來(lái)了。
2006年，我國科學(xué)家打開(kāi)了這項塵封已久的核電池技術(shù)，并進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，很快就造出了用同位素钚-238提供能量的核電池。2010年，該技術(shù)進(jìn)一步改善，我國研發(fā)出轉換效率更高的核電池，完全滿(mǎn)足登月和北斗衛星運行的需要。2013年，嫦娥三號第一次帶著(zhù)國產(chǎn)核電池降落在了月球，放下了“玉兔”月球車(chē)。
我國核電池的研發(fā)，再一次用事實(shí)表明了自己掌握核心技術(shù)的重要性。由于核電池的技術(shù)儲備，當我們需要核電池技術(shù)時(shí)，拿出來(lái)就能用。對于一個(gè)有理想的國家來(lái)說(shuō)，探索月球，只是他太空夢(mèng)的第一步，他的太空夢(mèng)應該是浩瀚的宇宙，乃至無(wú)限時(shí)空。而核電池，則堅定地在這場(chǎng)太空征途中，堅定地，默默地做一些微小但意義重大的工作，服務(wù)于我國的太空夢(mèng)。
