ZKIZ Archives


【風向標】「好奇」號上的核動力:爭寵「微核」時代

http://www.infzm.com/content/80075

當NASA工作人員為「好奇」號擊掌歡呼,解說員介紹核電池動力系統時,中國人自然也會好奇,我們難道只有大型核電站和核潛艇嗎?

2012年8月6日這天,一塊重45公斤、60釐米見方的電池引起了全世界核電界的關注。

這個為美國火星探測器「好奇」號提供動力的大盒子被暱稱為「核電池」,可以持續供電14年。如果要跟以往的太陽能電池相比,核電池簡直是勞模——不分冬夏無論日夜,24小時工作全年無休。有數據稱,核電池提供的電能幾乎是太陽能電池的3倍。

核電池橫空出世後立即受到大肆追捧。英國帝國理工大學一位結構生態學教授史蒂芬·庫裡(Stephen Curry)在推特上感慨了從核爆災難到核電池的巧合後,如此專業的話題一天內就被轉發了1600多次、新增了100個粉絲。

事實上,「好奇」號只能算是第一個核動力的火星車。早在阿波羅號宇宙飛船的時代,就有核電池的身影。在NASA的名單上,使用過核電池的太空探測器 有一長串,包括執行火星任務的「維京」,探測外太陽系的「先驅者」、「旅行者」、「尤利西斯」、「伽利略」、「卡西尼」以及「新地平線」等。

在美國航空航天局(NASA)科學家的字典裡,「核電池」被稱為多任務放射性同位素熱電發生器(簡稱MMRTG)。它的原理很簡單,利用半衰期較長 的放射性元素穩定衰變時發出的熱量,加熱所謂的熱點材料,將熱能轉化成電能為全系統供電。「好奇」號使用的是約5公斤重的鈈-238,一種極昂貴又難製備 的放射性元素。

相對於核電站動輒上百萬千瓦的裝機容量,核電池屬於核能的微型利用。「好奇」號的製造商是波音和洛克希德(lockheed),後者95%的營業額來自美國國防部及軍方。中國情況類似,即核電池大多用在軍工、航天領域。

當身穿藍色制服的NASA噴氣推進實驗室工作人員為「好奇」號成功著陸火星擊掌歡呼,解說員介紹核電池動力系統時,中國人自然也會好奇,我們難道只有大型核電站和核潛艇嗎?

事實上,中國也有核電池。中國探月工程首席科學家歐陽自遠接受媒體採訪時透露過,將於2013年隨「嫦娥三號」登月的我國首輛月球車上,將裝載核動 力系統。鮮為人知的是,已有的月球車都同時裝有太陽能和核能兩套動力裝置,以備低溫、離太陽較遠時切換使用。而業內認可、有據可查的中國第一塊核電池,據 信由中國原子能科學院自2004年起研發、2006年成功。這顆鈈-238同位素電池,被視作填補了中國核電池的空白。

不過,由於最常用作核電池的鈈-238非常昂貴,在近地軌道上的性價比不如太陽能,加上使用領域的小眾,並不被看好是未來「微核」時代的代表。低調又步步為營的是小型反應堆。

按照國際原子能機構(IAEA)的界定,電功率在30萬千瓦以下的反應堆均為小型堆,美國能源部又在這個基礎上增加了模塊式的概念。小型堆的適應性很廣,可以為偏遠山區、中小電網、工業園區、石化企業供電,也可以用在熱電聯營、汽電聯營甚至海水淡化需要的水電聯供。

目前國際上有三十幾座小型堆機組,但國內尚未有一座。2011年,法、美的三家公司分別公佈了正在研發的三種小型堆設計。2011年美國聯邦預算中,奧巴馬總統要求針對小型堆計劃投入3900萬美元,美國能源部也首度對小型堆設計的商業運用提供了資金。

2011年4月,中國第一家從事小堆開發的產業化公司中核新能源有限公司成立。據媒體公開報導,中國首個小型堆示範項目確定將建在福建莆 田,2013年底前開工。目前,中核新能源、中國核動力研究設計院等小堆先鋒正在努力推銷,力圖促成小堆的國家示範工程,等待福島核事故之後的中國核電重 啟之門徹底打開。


風向標 風向 好奇 號上 上的 核動力 爭寵 微核 時代
PermaLink: https://articles.zkiz.com/?id=36646

3000萬年誤差1秒!揭秘天宮二號上的"定時神針"

成功發射的天宮二號搭載了多種高精尖科學裝備。其中,由中科院上海光機所研制的“定時神針”——空間冷原子鐘,有望實現約3000萬年誤差1秒的超高精度,這將是國際上首臺在軌運行並開展科學實驗的空間冷原子鐘,也是目前在空間運行的最高精度原子鐘。

人類社會發展離不開對時間的精確測量。之前,在太空中運行的原子鐘都是熱原子鐘,精度最高對應300萬年誤差1秒。此次,由天宮二號搭載的空間冷原子鐘將激光冷卻技術送入太空,在空間微重力環境下,進一步使時間精度提升10倍,意味著這臺鐘運行3000萬年才會有1秒的誤差!

如此精準的鐘到底有什麽作用呢?上海光機所中科院量子光學重點實驗室主任劉亮介紹,在太空中,空間冷原子鐘可以建立超高精度時間頻率基準。有了這個基準,就可以把天上其他原子鐘同步起來,讓全球衛星導航系統具有更加精確和穩定的運行能力。

此外,冷原子技術的發展還將大幅提高許多實驗的精度,讓原來不可能進行的實驗成為可能。例如,開展深空導航定位。劉亮說,如果我們在太陽系中不受引力影響的拉格朗日點各放置一臺冷原子鐘,人類就可以超越近地範圍、在太陽系這個更大的範圍內實現準確定位,開展大尺度時空研究,包括廣義相對論在大尺度情況下是否成立等。

又如,空間冷原子幹涉儀可以取代空間激光幹涉儀,實現在軌引力波探測。劉亮介紹,探測引力波有多種手段,采用激光幹涉儀探測,需要三顆衛星,空間冷原子幹涉儀只需要兩顆衛星,技術難度和成本都有所降低。

同時,空間冷原子鐘還能測量引力紅移。根據廣義相對論,時間沒有統一的概念,在火星、月球等不同的引力場里,時間都是不一樣的。“如果天上有個原子鐘,地面也有個原子鐘,那麽一比較,就知道時間相差多少,然後利用這個時間差就可以測量引力紅移。”劉亮說。在不遠的將來,空間冷原子鐘的發展或許能讓科幻世界的諸多猜想得到明確的解答。

3000 萬年 誤差 揭秘 天宮 二號 號上 上的 定時 神針
PermaLink: https://articles.zkiz.com/?id=215165

股票掌故 | 香港股票資訊 | 神州股票資訊 | 台股資訊 | 博客好文 | 文庫舊文 | 香港股票資訊 | 第一財經 | 微信公眾號 | Webb哥點將錄 | 港股專區 | 股海挪亞方舟 | 動漫遊戲音樂 | 好歌 | 動漫綜合 | RealBlog | 測試 | 強國 | 潮流潮物 [Fashion board] | 龍鳳大茶樓 | 文章保管庫 | 財經人物 | 智慧 | 世界之大,無奇不有 | 創業 | 股壇維基研發區 | 英文 | 財經書籍 | 期權期指輪天地 | 郊遊遠足 | 站務 | 飲食 | 國際經濟 | 上市公司新聞 | 美股專區 | 書藉及文章分享區 | 娛樂廣場 | 波馬風雲 | 政治民生區 | 財經專業機構 | 識飲色食 | 即市討論區 | 股票專業討論區 | 全球政治經濟社會區 | 建築 | I.T. | 馬後砲膠區之圖表 | 打工仔 | 蘋果專欄 | 雨傘革命 | Louis 先生投資時事分享區 | 地產 |
ZKIZ Archives @ 2019