美國火星車能工作幾年，沒核電池，我國天問一號只能工作3個月？

火星與地球較為相似，研究火星的演變將為人類研究地球提供幫助，火星也是繼月球後人類探索宇宙的重要一站，未來人類將在火星建立基地。

美蘇作為世界上最早進行地外探測的國家，蘇聯在1960年便向火星發射了探測器，不過都以失敗告終，只有美國在1964年成功向火星發射了探測器，成為第一個吃螃蟹的人。

美國的火星3號在1971年成功登陸火星，成為了有史以來第一個在火星表面著陸的探測器。1997年，美國的「索傑納」號火星車成功登陸火星，成為人類送往火星的第一部火星車。在此之後，美國又先後將勇氣號、機遇號和好奇號這三輛火星車成功送往火星。

大約每隔26個月就會發生一次火星沖日，這個窗口期比較適合發射火星探測器。美國的毅力號火星車和我國的「天問一號」於2020年先後奔向火星。

至今，發射於2011年的好奇號火星車仍在火星工作。它是美國的第4台火星車，同時也是世界上第1台搭載核電池的火星車。最新的毅力號火星車也搭載有核電池。

我國的火星探測始於2011年的「螢火一號」，不過在發射之初就失敗了。時隔多年，天問一號從設計之初，就計劃在火星實現軟著陸，還搭載了一輛火星車。天問一號的設計壽命只有90天，採用的是太陽能電池板供電，沒有核電池，這是否意味著它只能工作很短的一段時間？它能超預期工作嗎？

這並沒有定論。美國的「機遇號」自2004年著陸火星，至2019年失聯，已經在火星上運作了15年，是有史以來在火星工作時間最久的火星車。機遇號就採用的是太陽能電池板供電，並沒有搭載核電池，只是採用了同位素熱源。

下圖為美國機遇號。

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機遇號的質量大約是180千克，我國天問一號火星車的質量為240千克，兩者體型和造型都相差不大。天問一號雖然沒有利用核能來保溫，但是也採用了自主研發的正十一烷相變保溫系統，這個系統的保溫原理和衛星上用的熱管類似。再搭配上氣凝膠保溫材料，天問一號足以在火星的寒冷夜晚堅持下來。

機遇號最初的設計壽命也只有90天，可卻堅持了15年。在火星上雖然充滿了各種變數，但我國的天問一號未必不能超預期服役。為了保證達到預期壽命，它的質量肯定是超標準的。只要沒有機械故障，火星車的質量足夠硬，就算採用太陽能電池供電，天問一號在火星上工作幾年也是有可能的。

火星上幾乎沒有水，多沙塵天氣，這對採用太陽能供電的火星車確實是很大的挑戰，一旦太陽能電池板被塵土完全覆蓋，火星車就會因為缺電而陷入休眠狀態，甚至可能永久無法喚醒，美國的火星車就經常遭遇這樣的問題。不過好在火星上還有大風可以為火星車的太陽能電池板除塵。

核電池並不是什麼黑科技，幾十年前就有了，心臟起搏器中就用過核電池。航天領域的核電池一般是採用同位素溫差發電，一般首選的核材料是放射性核素鈽238，它的半衰期為86.4年。放射性核素能自發衰變，一定質量的放射性材料衰變時產生的能量就足以供一輛火星車使用。鈽238被美國廣泛應用於各種太空飛行器上，既可以為探測器保溫，又可以提供電力。

下圖為正在放出熱量的鈽238。

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核動力未來仍然是探索火星的最佳能源。火星距離太陽比較遠，光照強度只有地球上的40%，在沒有陽光或者陽光不充足的情況下，核電池既能提供輔助供電，也能作為同位素熱源在夜間為火星車保溫，這能大大提高火星車的工作效率和壽命。而太陽能供電純屬靠天吃飯。

下圖就是火星天空中的太陽。

我國的火星探測之旅才剛起步，天問一號之所以沒有搭載核電池，首先是我國技術上不行。之前探月時就上了核電池，不過是和俄羅斯共同研發的，並且功率還很小，與好奇號上的核電池相比差距還很大。車雖然誰都能造，但性能和質量還是有差異的。

而且鈽238是放射性物質，比較昂貴。一旦發射失敗，運載火箭發生爆炸，大量放射性物質釋放到大氣中，必然會污染國土。並且天問一號是我國第一輛火星車，技術上肯定有不成熟的地方，帶有一定的實驗性質，壽命不可能太長。雖然是摸著美國過河，但不管是為了安全考慮，還是從經濟角度考慮，都不應該貿然上馬核電池。