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标题: 中国推进开辟的深空探测仪，假想使用原子能作为电力推进的电源 [打印本页]

作者: 清水一泓 时间: 2023-1-5 01:32
标题: 中国推进开辟的深空探测仪，假想使用原子能作为电力推进的电源

美国国家航空航天局(NASA)正在研究对天王星进行探测的“天王星轨道探针”使命，这是一项通过所谓的“深空”，前往天王星和海王星等迢遥行星的探测计划。另一方面，中国正在计划向海王星的卫星“海卫一”发送探测器。
由中国国家航天局(CNSA)、中国科学院(CAS)、中国国家原子能构造(CAEA)、中国空间技术研究院(CAST)构成的研究小组，科学科学技术杂志上公布了对海卫一的探测计划。根据该论文，预计将使用核能作为探测器的电源。
像天王星和海王星这样的“冰巨人(冰巨行星)”可能包含着科学上紧张的发现。值得一提的是，海王星最大的卫星海卫一是一颗逆行卫星，与海王星的自转逆行公转，而且其构成与冥王星相似，因此推测它原本是海王星外的“边缘柯伊伯带”形成的一颗准行星，是由海王星的引力从柯伊伯带中拔出的。
在这样的背景下，通过研究海王星的轨道力学，可以对太阳系是怎样形成、进化以及生命的诞生给出解答。
活用核能的背景

中国计划中的海王星探测器的构造图
研究小组假想向海卫一发送探测器的电源是核能。研究小组表示，假设探测器的质量小于3000公斤，探测器的寿命大于15年，电力推进必要8kWe，有效载荷必要2kWe，总计必要10kWe以上的电力供应。然而，由于太阳能的量与间隔的平方成反比，木星附近的光强度只有地球的4%左右。因此，可以或许在离太阳更远的深宇宙进行探测的只有核能。
到目前为止，美国宇航局的“Curiosity（好奇号）”和“Perseverance（毅力号）”火星探测器和“Voyager（观光者号）”行星探测器等都使用了原子能电池作为电源，但研究小组正在考虑将核能转换成的电力用于探测器的电力推进体系。然而，对于有望成为能源的钚-238来说，由于生产难度大，价格昂贵，因此很难提供足够的钚来满足10 kWe以上的电力需求。

因此，研究小组认为“铀235”是取代钚238的能源。虽然使用铀235的体系由于质量大而在供电效率上较差，但它可以为比推力大（效率高）的电力推进提供更多的能量。探测器计划配备4台推力为160mN的电力推进发动机，此中2台同时投入使用（剩余2台备用）。
目前，中国并不是唯一一个进入深空的探测计划。 NASA也曾假想过一个“三叉戟”（Trident）使命，该使命向海卫一发送探测器，但在Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032中被放弃。取而代之的是，他正在构想一个“乌拉努斯轨道飞行器探测器”使命，向天王星及其卫星发送探测器。

中国的研究小组预计2030年左右将发射探测器，使用木星的重力，2036年将抵达海王星。预计发射的预定时间为多个时间点，最迟也必要在2040年之前到达海王星。

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