再過兩三個月，天問一號就將挑戰火星軟著陸，並實現火星表面漫遊。它攜帶的火星車重約240公斤，採用太陽能電池板發電，設計壽命3個月。相比之下，美國的好奇號以及最新的毅力號都安裝了核電池，而好奇號在火星上工作了8年仍然精力旺盛。

天問一號攜帶的火星車

不少網友對此耿耿於懷，認為我國在這方面與美國差距太大。現實果真如此嗎？恐怕未必，例如同樣沒有核電池的機遇號（有同位素熱源）就在火星上兢兢業業地工作了15年。

核電池真的有那麼重要嗎？我國火星車能否像機遇號那樣遠遠突破設計壽命，當一回火星勞模呢？

使用太陽能電池板供電的機遇號

核電池：又能保溫又能發電

核電池又叫同位素溫差電機，它利用放射性同位素的衰變熱，透過熱電偶等熱電轉化器件來發電。由於放射性核素衰變是自發行為，不依賴任何外部條件，做成同位素熱源或電源後，可以在沒有陽光的條件下工作，為航天器提供必要的熱量和電力。例如在寒冷漫長的月球黑夜、或是遠離太陽的深空，以及在光照不足而又塵土飛揚的火星表面。

正在發熱的放射性同位素

核電池最理想的原料是鈽238，它只發生阿爾法衰變，產生的阿爾法粒子用一張紙就能擋住，非常安全。鈽238半衰期86。4年，需要在特殊的反應堆內用中子轟擊錼237來獲得。核熱源和核電池在美國各類航天器上的應用很廣泛，最著名的就是好奇號和毅力號火星車。其中好奇號的核電池重達幾十公斤，裝有鈽238氧化物4。8公斤，初始電功率125瓦，工作8年後仍然超過110瓦。除了發電之外，核電池的熱量還用於火星車在夜間的保溫，防止電子裝置罷工，一物兩用，非常理想。

好奇號攜帶的核電池

那麼，如果沒有核電池，火星車就不能長期工作了嗎？很多人持這個觀點，因為沒有核電池就只能用太陽能電池板，火星上的光照強度只有地球的40%，電池板要做得很大，在火星冬季還會供電不足。即使電池板功率足夠，還得考慮火星上灰塵很大，有時還有沙塵暴，太陽能光伏電池板一旦被遮蓋，發電效率就會大大降低，甚至失效。另外火星夜間溫度會低到零下70多度或更低，沒有了核熱源，如何保溫也是大問題。

火星上闇弱的陽光

不過，凡事都無定論，採用太陽能光伏發電的火星車，未必就只能抗幾個月，最典型的就是2003年登陸火星的美國機遇號火星車。

太陽能電池板不行？看看百折不撓的機遇號

機遇號的重量大約是180公斤，體型與中國火星車差不多，甚至造型也差不多。它的電力來源就是靠太陽能，不過也攜帶了一個同位素核熱源，這樣就解決了夜間保溫問題。機遇號的設計壽命也是三個月多點兒，然而在不被看好的情況下，機遇號的表現大出人們的意料之外，在克服了諸多困難後，竟然在火星上工作了15年，堪稱“車堅強”。

”火星勞模“機遇號

太陽能電池板在漫長的時間裡確實遇到了塵土遮蓋，經常造成機遇號的電力供應下降，嚴重的時候甚至會導致休眠。不過火星上不只有塵土，還有風。一次大風經常能意外地清除電池板上的灰塵，使發電功率明顯上升，例如2007年4月颳了幾次大風，將機遇號的電力供應幾乎提升到了剛著陸時的水平，但隨後6月份的一場沙塵暴又使其停止工作達兩個月之久。

兇猛的火星塵暴

火星大風除塵機制的存在大大延長了火星車的壽命，這對我國火星車來講是個好訊息。機遇號就是在遮蓋——除塵——再遮蓋的迴圈中堅韌前行，行駛距離超過45公里。直到2018年，一場席捲整個火星的沙塵暴使機遇號永久失聯，至今也沒有搶救回來。機遇號用15年的光榮歷程告訴我們，太陽能電池板在火星上並不是一無是處，但機遇號有同位素熱源加持，中國火星車並沒有，它能不能像機遇號那樣超期服役十幾年呢？

中國火星車採用正十一烷相變保溫，也有勞模潛質

既沒有核電池，也沒有核熱源，中國火星車只能靠自己。僅依賴太陽能電池在白天發的電來維持夜間的溫度是不現實的，何況因為天氣和塵土的原因，白天的發電量也不穩定。於是我國航天人另闢蹊徑，除了使用氣凝膠保溫材料來減少熱量損失外，還採用了一套獨創的相變保溫系統。該系統以正十一烷為工質，在白天溫度較高時，正十一烷吸熱熔化，儲存熱量。到了夜晚，正十一烷凝固所釋放的熱量又足夠保溫所需。

正十一烷相變保溫系統的集熱窗，位於火星車背部

正十一烷相變保溫系統使火星車擺脫了對同位素熱源的依賴，走出了一條其它國家未涉足過的創新技術路線，十分給力！當然，正十一烷只能保溫，不能發電，火星車的供電還是靠大面積的電池板。我國火星車有四塊太陽能電池翼，神似一隻美麗的大蝴蝶，其中車體兩側的兩塊可以調節角度，充分利用陽光，最大程度發電。再加上大風除塵機制，相信我國火星車超過3個月的設計壽命，甚至工作幾年十幾年，都是完全可以期待的。那是不是說，我國可以完全放棄核電池呢？顯然不能！

令人期待的中國火星車

放眼未來，核電池仍是必由之路

這次天問一號攜帶的火星車並不大，不像毅力號之類就是要將火星車送上火星。畢竟我國是第一次正式探火，最重要的使命是收集火星資料，驗證軟著陸技術，火星車相對而言是個錦上添花的附加題。

但在將來時機成熟時，很可能也要發射自己的大型火星車。像毅力號這種長達3米，重達1噸的火星車，科學載荷眾多，耗電量巨大，必須有穩定的電力供應。即使有正十一烷相變保溫系統可以解決過夜問題，用太陽能電池板卻難以解決電力供應問題，如果強行使用，太陽翼的面積將非常大，對火星車的設計造成難以克服的困難。況且還只能“看天吃飯”，對於耗資巨大的大型火星車來說，是不敢冒這個風險的。

毅力號這樣的大型火星車耗資巨大，載荷眾多

我國在1970年代就成功研製了1。4瓦的核電池，但在這方面的技術儲備比起美俄要差得多。在航天領域，嫦娥三號首次使用了同位素熱源，嫦娥四號才首次裝備核電池，但發電功率只有2。5瓦，比起好奇號的125瓦要小得多，這還是得到了俄羅斯的技術支援才實現的。不過我國的科技發展日新月異，只要有需求，相信突破核電池技術是遲早的事兒，到那時

我們自己的大型火星車漫遊火星就指日可待了！