159核电池和温差发电

    “王教授应该知道我们最近的航天计划吧？”王司长说道：“我们计划在6月份进行新一轮的航天活动，目前我们的火箭和核心舱已经顺利的运到了酒泉发射中心。”

    “在经过一段时间的训练和磨合之后，根据专家的评估报告和建议，我们会择机进行空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务，也是空间站阶段首次载人飞行任务。”

    “不是吧，难道这一次我的工作和航空航天有关？”王峰有些惊讶的说道：“我是研究电化学材料的，和航空航天这个专业离得也太远了，而且我也不是搞光电研究的，就算是想要帮到你们，怕是也力所不及呀！”

    如果他是研究光电这块儿的，好歹能帮忙一起设计一下供电用的的光伏发电设备，毕竟给航天器这种设备供电用的最多的就是光伏发电了，其他的发电方式，基本上都不合适。

    总不能弄一个汽油发电或者柴油发电吧，先不说带上去的成本有多高，在真空中，怎么给这些设备降温，就是一个巨大的难题。当然，噪音问题倒是解决了，因为真空根本不能传递声音。

    而航天器面临的最多的问题之一就是热堆积的问题，一旦热量开始在航天器表面甚至内部堆积，那就意味着这一台航天器距离报废不远了，因为真空中几乎没有什么介质能够给它导热，热量只能通过辐射的方式散发出去，效率非常低。

    “不不不，这一次确实是和你的研究方向有关，否则的话，我们也不会过来打扰你。”王司长赶忙说道，同时取出了一叠资料：“昨天你不是接了一个温差发电的研究项目吗？我们来找你，就是和这个有关。”

    《关于核心舱备用电源的设计问题》

    《关于月球探测器电源选择建议若干》

    《关于火星探测器电源选择建议若干》

    “这个是什么东西？”王峰看的是一脸雾水，有些看不懂对方了：“难道是希望我给它设计一款温差发电机？”

    “不是我打击你们，请恕我直言：现在最好的光伏发电板的效率已经超过了30%，但是温差发电的效率还在10%徘徊，甚至前几天才刚刚突破到了16%，怎么看都是光伏发电板的效率更高，也更加可靠吧？”

    “王教授，你不要着急，虽然说太阳能发电板确实是目前卫星和太空仓供能的主要方式，但是并不意味着我们将来也一直会利用这种方式来供电，而且这种方式并不是适合所有太空项目的。”

    王司长介绍道：“其实在很早以前，我们就考虑过利用温差发电的原理，来利用放射性同位素电池来给卫星，太空舱，还有月球和火星探索装置来供电，虽然效率确实不高就是了，但是我们并没有放弃过这方面的设想。”

    利用太阳能发电的好处自然是非常多的，如果说太空中有什么能源，是最便宜，最容易获取的，那就要数取之不尽、用之不竭的太阳能了。

    因此，绝大多数卫星目前都采用太阳能电池。而且考虑到使用时间和重量的标记效益，这种利用半导体材料的光电效应，可以工作几年甚至几十年的供能设备，自然就成为了航天器的首选。

    早期的卫星由于把太阳能电池，贴在卫星星体的表面，面积较小，发电功率不高。现在数以万计的太阳能，电池片贴在面积很大的板上，整块太阳能电池板安装在卫星星体外面，发电功率大大提高了。

    更何况不止如此，现在开始广泛采用砷化镓材料，不像早期用半导体硅做成的太阳能电池片，而且光电转换效率高，能达到20%以上。

    中大型卫星为了进一步增加太阳能电池片数量，多采用由数块太阳能电池板连接而成的太阳翼。由于火箭装不下太大，在发射时太阳翼处于折叠状态，火箭与卫星分离后再展开。

    不少后发射的卫星上的太阳翼采用了先进技术，为了使太阳翼总是朝向太阳，以获取最大的电能：一是装有带着太阳翼转动的驱动机构；二是用太阳敏感器控制驱动机构转动太阳翼来捕获太阳的方位，为卫星提供充足的能源，使太阳光尽可能垂直于太阳翼。

    当然，还有非常重要的一点就是：我们国家在光伏设备上的研发是投入了巨资的，而且取得了不菲的成果，前些年欧美国家对我国的光伏产业征收重税，就是因为我们相对于他们来说，已经形成了技术优势，产能优势和价格优势。

    “不过太阳能发电虽然好处很大，但是依然有很多的问题，这些问题在卫星上的表现还不是特别严重，但是在空间站和对月探索器，甚至火星探测器上，问题就很大了。”

    “太阳能发电板由于只是起到一个能量转换器的作用，本身并不具备任何能量，这就意味着他对环境的要求是非常高的，在背阳面是没有办法提供能量的，只能依靠自带的电池组。”

    “首先，对于空间站来说，只用一套供电系统，这是非常危险的，就算是通过蓄电池能够分摊一些风险，但是蓄电池能够提供的能量还是太少了，毕竟一旦出现问题的话，我们要组织人力物力进行救援的话，这个时间往往是以月来计量的，蓄电池可支持不了那么长时间。”

    “至于增加蓄电池的数量...理论上确实可以这样做，但是那个成本将会是个天文数字，而且大量使用锂电池的话，安全性也是个问题！”

    “而对于月球探测器来说，由于月球表面的环境是相对恶劣的，月球车如果背着一个大大的太阳翼，那么它出问题的概率就会大大增加，而且还会造成行动上的不便。”

    “第三个就是火星探索项目了，除了会遇到和月球探测器相似的问题之外，它还有一个非常严重的问题，那就是光照的不足，火星的光照强度只有我们地球的40%，那就意味着如果用光伏发电设备的话，探测器需要携带的光伏发电板重量就会大大增加，这肯定是非常不划算的。”

    王司长一边介绍自己遇到的问题，一边看着王峰的反应。核能电池，或者说同位素电池，这并不是什么新奇的东西。早在几十年前美苏展开太空争霸的时候，就用过这个玩意儿，而且那个时候的温差发电也远不像现在这么成熟，现在我们已经迈进了16%的大关，那个时候只有4%而已。

    而且有趣的是，当时老美用的钚238也是从老毛子手里买的，因为老毛子的钚比他们自己生产的要便宜！