據(jù)了解，當(dāng)放射性物質(zhì)衰變時(shí)，能夠釋放出帶電粒子，如果正確利用的話，能夠產(chǎn)生電流。核電池有其穩(wěn)定程度。通常不穩(wěn)定(即具有放射性)的原子核會(huì)發(fā)生衰變現(xiàn)象，在放射出粒子及能量后可變得較為穩(wěn)定。核電池正是利用放射性物質(zhì)衰變會(huì)釋放出能量的原理所制成的，此前已經(jīng)有核電池應(yīng)用于軍事或者航空航天領(lǐng)域，但是電池體積往往很大。 過(guò)去在電池的研發(fā)過(guò)程中面臨的重大難關(guān)之一，就是為了提高性能，電池大小往往比產(chǎn)品本身還大。

由美國(guó)密蘇里大學(xué)計(jì)算機(jī)工程系教授權(quán)載完(音譯)率領(lǐng)的研究組曾成功為“核電池”瘦身，所研發(fā)出的“核電池”體積小但電力強(qiáng)。他們做出的核電池大小只是略大于1美分硬幣(直徑1.95厘米，厚1.55毫米)，但其輸出能量遠(yuǎn)比一般化學(xué)電池為高，發(fā)出的電力高達(dá)普通化學(xué)電池的100萬(wàn)倍。

核電池的另一誘人之處是，核電池比起一般電池有很長(zhǎng)的壽命，提供電能的同位素工作時(shí)間非常長(zhǎng)，甚至可能達(dá)到5000年。在不久的將來(lái)，只需要一個(gè)硬幣大小的核電池，就可以讓你的手機(jī)不充電使用5000年。

在航天領(lǐng)域，在航天器上，核能往往就是以這種種“微型電池化”的方式被利用的。尤其在外太空行星探測(cè)領(lǐng)域中，由于空間探測(cè)器遠(yuǎn)離太陽(yáng)，難以利用太陽(yáng)能電池的能量，必須采用核電源。所以，核動(dòng)力衛(wèi)星在外行星探測(cè)中占據(jù)重要位置。

美國(guó)航天器使用核電池的歷史

從上世紀(jì)中葉起，美國(guó)在 “先驅(qū)者”10號(hào)、11號(hào)探測(cè)器，“旅行者”1號(hào)、2號(hào)探測(cè)器，木星和土星探測(cè)器中，都使用了同位素溫差發(fā)電器作為電源。就是因?yàn)椴捎煤穗娫?，美?guó)“旅行者1號(hào)”行星探測(cè)器，才創(chuàng)造了世界衛(wèi)星遠(yuǎn)航史上的輝煌紀(jì)錄。目前它是離地球最遠(yuǎn)(飛行約近200億公里)和飛行速度最快的人造衛(wèi)星。它用了36年的時(shí)間，飛行到了太陽(yáng)系的邊緣。

以钚238放射性同位素作熱源的同位素溫差發(fā)電器，曾用于美國(guó)“子午儀”號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星(低軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系列。又稱海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，英文縮寫為NNSS。主要功用是：為核潛艇和各類海面艦船等提供高精度斷續(xù)的二維定位，用于海上石油勘探和海洋調(diào)查定位、陸地用戶定位和大地測(cè)量等。從1960年4月到80年代初共發(fā)射30多顆。美國(guó)在1964年4月發(fā)射“子午儀”號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星時(shí)，因發(fā)射失敗衛(wèi)星所攜帶的放射性同位素源被燒毀，钚238散布在大氣層中并擴(kuò)散至全球。后來(lái)改用特種石墨作同位素源外殼，以防燒毀。)、“林肯”號(hào)試驗(yàn)衛(wèi)星(早在1965年，美國(guó)林肯號(hào)試驗(yàn)衛(wèi)星上便使用钚 238放射性同位素作熱源的同位素溫差發(fā)電器)和“雨云”號(hào)衛(wèi)星(是美國(guó)第二代試驗(yàn)氣象衛(wèi)星系列。從1964年8月到1978年10月共發(fā)射了7顆。雨云號(hào)衛(wèi)星的任務(wù)是試驗(yàn)新的氣象觀測(cè)儀器和探測(cè)方法。美國(guó)在1965年發(fā)射的一顆軍用衛(wèi)星中，用反應(yīng)堆溫差發(fā)電器作為電源。但由于電源調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障僅工作43天。1968年5月“雨云”號(hào)氣象衛(wèi)星發(fā)射失敗時(shí)，核電源落入圣巴巴拉海峽，后被打撈上來(lái)。)。

前蘇聯(lián)航天器使用核電池的情況

另?yè)?jù)了解，前蘇聯(lián)在1967～1982年期間，共發(fā)射了24顆核動(dòng)力衛(wèi)星，都屬于海洋監(jiān)視衛(wèi)星。衛(wèi)星帶有以濃縮鈾235為燃料的熱離子反應(yīng)堆，核能功率為5～10千瓦。不過(guò)核動(dòng)力并不是用來(lái)驅(qū)動(dòng)衛(wèi)星，只是利用放射性元素衰變時(shí)放出的熱量，通過(guò)熱電偶產(chǎn)生電能給衛(wèi)星上的設(shè)備供電。這些核動(dòng)力衛(wèi)星，多在200多公里的低軌道上工作，完成任務(wù)后核反應(yīng)堆艙段與衛(wèi)星體分離，并將小型火箭推到大約1000公里的軌道，可運(yùn)行600年。

1978年1月24日，蘇聯(lián)“宇宙”954號(hào)核動(dòng)力衛(wèi)星發(fā)生故障，核反應(yīng)堆艙段未能升高而自然隕落，未燃盡的帶有放射性的衛(wèi)星碎片散落在加拿大境內(nèi)，造成嚴(yán)重污染。1983年1月“宇宙”1402號(hào)核動(dòng)力衛(wèi)星發(fā)生類似故障，核反應(yīng)堆艙段在南大西洋上空再入大氣層時(shí)完全燒毀。

隨著后來(lái)美蘇太空競(jìng)賽的冷卻，人類探索深空的腳步放緩。由于在近地軌道，核電池的性價(jià)比不及太陽(yáng)能電池，此外，目前全球钚238主要產(chǎn)自俄羅斯，燃料來(lái)源的局限也拖累了核電池的發(fā)展、應(yīng)用。

美國(guó)第一輛采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的火星車

但是，近年來(lái)，由于深空探測(cè)在航天大國(guó)的發(fā)展，核電池使用見多。比如美國(guó)宇航局的好奇(Curiosity)號(hào)火星探測(cè)器(“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”)，它是一個(gè)受地面遙控的，有汽車大小的美國(guó)第四個(gè)火星探測(cè)器，也是人類建造的第一輛采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的火星車。美國(guó)“好奇號(hào)”火星探測(cè)器上，就搭載了六輪自重900千克的火星車，而火星車核動(dòng)力裝置。是一個(gè)重約45公斤，含4.8千克的钚-238，發(fā)電功率140瓦的核電池，至少可以保證對(duì)“好奇號(hào)”進(jìn)行14年的核能系統(tǒng)。在這里，核能是以 “微型化”的方式被利用的。