好奇号火星车(为什么中国的火星车不像“好奇号”一样采用核电池？)
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正文
1、为什么中国的火星车不像“好奇号”一样采用核电池？
核电池因为长寿命、结构紧凑、稳定性好、兼具保温、不依赖阳光等优点，更适合于长时间、连续、长机动距离的地面探测任务或深空探索任务，同时也是深空探索的趋势。
中国嫦娥任务采用过，这次火星车没用是因为......其实，中国在嫦娥4号探月任务中，就首次使用了同位素温差电池，这也是我国首个在航天器上成功应用的同位素电源，也就是你所说的核电池。（当然嫦娥3号也使用了同位素热源，但主要是用来抵抗月亮-180℃的低温）。
核电池也分好多种我们知道，核反应主要有3种，核聚变、核裂变、核衰变，嫦娥4号与美国的“好奇号”所使用的同位素温差电池利用的就是放射性锕系材料（钚238）的核衰变能量。
那有人就说了：既然有核衰变电池，那是不是有核裂变电池、核聚变电池？核裂变是有的，比如很厉害的KiloPower。这也是未来建立月球基地、火星基地在能源方面的明星方案，主要提供千瓦级以上的功率，这个以后再单独讲吧，核聚变电池，闹呢！核聚变都还没搞成呢！
什么是同位素温差电池？就核衰变能量的利用方式的不同，核衰变电池又可分为热电式、辐射伏特效应式、压电式、闪烁中间体式。具体来讲，这些分类就是对核衰变产生的子核动能（热量）、阿尔法粒子、贝塔粒子以及伽马光子的利用来分类的。
同位素温差电池利用的就是核衰变产生的子核动能（热量），利用温差电材料的热电效应将热变为电，这是最近40年主流的核电池技术，又被称为放射性同位素热电电池（radioisotope thermoelectric generator，RTG），是静态的发电装置，具有结构紧凑、可靠性高、生存力强、质量比能量高、寿命长等特点。
利用阿尔法衰变材料作为热源的同位素温差电池通常使用钚-238（二氧化钚-238），（钚-238是一种人工核素，其化学性质有剧毒，其半衰期为87.7年，很适合用于深空探索，理论上，每千克钚238自然衰变可产生568瓦的热量，如果其热量全部转化为电能，还是非常可观的，但受制于材料的纯度、热电转换的技术等因素，实际效率通常不超过6%。第一个钚源于1959年在坟堆（Mound）实验室被制备出来，这个实验室位于美国俄亥俄州迈阿密斯堡，是美国原子能委员会(后来成为能源部)在冷战期间进行核武器研究的机构。
利用贝塔（β）衰变材料作为热源的同位素温差电池通常使用镍63、锶90、钇90等核素，它们主要发射贝塔粒子，其发电量相对较小，常用于微机电系统的电源。
原因之一：功率太小、效率太低，无法满足用电需求我们先来看看嫦娥4号身上的同位素温差电池到底是个什么水平？
根据相关资料，嫦娥4号使用的这块电池重7千克，功率3.2~3.5W，这是个什么概念呢？这就和你夏天所用的手持小电扇功率差不多。如此小的电功率无法支撑起其科学载荷的用电需求（主要用这点电测了一下月夜的最低温）。作为对比，好奇号的核电池重45千克，功率为110W。
根据前面的钚238的理论产热数据：
嫦娥4号的这块电池，其热电转换率仅为万分之8.8。
好奇号的核电池，其热电转换率为千分之4.3。也就是说其效率提高了近50倍。
当然这个数据只是一个参考值，因为电池的重量不代表电池电芯中钚238的重量，所以实际的能量转换率肯定比这个要大，但这一数据也反映了综合的工艺技术，差距还是很大的，因为电池核心的材料都是钚238，差距的关键就是温差发电模块的差距了。
原因之二：先期实验目的已经达到短时间内我国的同位素温差电池还处于研制试应用阶段，其功率还达不到实际应用的水平。
月球上的昼夜温差能达到300度，最低温度约零下180度，火星昼夜温差在120度，最低温度通常在零下85度，因为我国研制的同位素温差电池已在月球上进行了验证，而月球上昼夜温差相比于火星更加严苛，所以再大老远的把电池运到火星上测试就显得没那么必要了。
原因之三：任务目标需要的用电和机动性不同虽然太阳能电池的功率质量比以及使用寿命现阶段与同位素温差电池差距不大，但其巨大的占用面积是其最大的短板，这在一定程度上影响了科学载荷的配置和使用的灵活性以及整车的机动性。
任务的设计机动性和机动距离一种程度上决定了供电方式：
“好奇”号于2012年8月5号登陆，于2016年9月24号结束扩展任务，设计任务时长超过4年，在火星上执行任务的距离为13.93公里，虽然好奇号的整车质量达到了899千克，属于重型科研平台，但其平均时速达到了9米/每火星天，是跑得最远的机遇号（约43公里）时速的3倍，机动性显然更强。
而在2018年5月发射的洞察号，因为其是作为一个固定的着陆器研究火星核心、地幔和地壳等内部要素的演化，不需要进行机动，说白了就是落地就安家的那种，所以它并没有配备同时期使用率很高的同位素温差电池。
而天问一号火星车作为首次降落火星执行地面探测任务的设备，执行任务的时长较短，计划于2021年4月23日降落火星，并进行为期3个月的探索，从保守的角度讲，虽然并没有任务设计机动距离的相关数据，但结合嫦娥系列任务的机动距离数据（玉兔二号行驶了463.26米）和火星车的实车结构来看，显然它也并不需要做很长距离的机动。
任务的用电需求也一定程度上与电池相互制约：
好奇号全车重量达到899公斤，与NASA此前登陆火星的机遇号和勇气号相比明显个头更大，携带了更多更为先进的科学载荷（共10套），包括了多种使用激光进行工作的大功率耗电设备，其核电池一个火星天可以连续充电提供2.8度电。是使用太阳能电池板供电的机遇号和勇气号的大约3倍。直到今天仍然在火星上工作，实际供电超过了8年。根据NASA的数据，好奇号火星车在执行任务的第5年，仍然未见明显的能量衰减。
这是一个相互制约的关系，当然还是以科研任务为主线，天问1号火星车全车重240公斤，携带6种科学载荷，且多为各种相机和被动分析设备，能耗不高，所以可以采用太阳能电池板供电。
期待中国核电池的发展就像本文一开始所说的那样， 核电池的优点显而易见，它稳定紧凑，不受阳光的影响，可以连续供电，适合于深空探索，中国的核电池能源这块也是与中国航天事业的发展同步的，现在我们有了行星探测计划，有计划就有需求，才会推动发展，相信随着中国深空探索任务的不断增多，中国在核电池领域将会快速前进。
2、新冠大流行期间，NASA科学家们如何操控好奇号火星车？
新冠大流行已迫使数亿人“就地避难”和居家办公。监测和控制美国宇航局 （NASA）"好奇号 "火星探测器的团队也是如此，因为该航天局要求许多员工居家办公，以帮助对抗病毒的传播。
NASA提前为居家令做出了相应的计划。在3月20日的第一次远程任务之前，好奇号团队得到了耳机、显示器和其他设备，以便更有效地在家工作。在第一次实况任务之前，他们甚至还经历了几次测试和全面演练，第一次实况任务包括在一个叫Edinburgh的地点钻探岩石样本。
团队负责人Alicia Allbaugh说，参与漫游车编程序列的每个人通常都在一个房间里，共享屏幕、图像和数据。"人们以小组为单位，在房间的另一边互相交谈，"她补充道。
现在，他们都是通过视频会议和消息应用远程进行沟通的。NASA表示，这需要的时间比平时更长，这可能会限制每天向漫游车发送的命令数量，但在大多数情况下，好奇号仍然像以往一样保持着科学上的“高产”。
科学运营团队负责人Carrie Bridge说，这是NASA的“教科书”："我们遇到了一个问题，我们想出了如何让事情顺利进行的办法。"
3、好奇号火星车三天拍15张“蘑菇”照片，你认为火星存在真菌生命吗？
我认为什么都有可能，这个世界到处都是我们想不到的
4、好奇号火星车从地球到火星要多久？
排除掉金星引力弹弓，常用的地火转移轨道一般有两种，我们称其为霍曼转移轨道或者说最小能量转移轨道，还有就是快速转移轨道。
地火霍曼转移轨道只需要3.3公里每秒的速度增量(近地轨道出发)，再入火星大气也比较容易，代价就是飞行时间长达250天左右;
考虑到进入火星大气的技术难度，常用快速转移轨道大概需要5到6公里每秒的速度增量，飞行时间大概在180天左右。
好奇号的质量大(已经达到了宇宙神5系列的载荷极限)，成本高，着陆难度大，因此适合低能量低速度的霍曼转移轨道。
而洞察号所用的平台最初是为适配德尔塔2设计的，使用宇宙神5发射属于大马拉小车，有了足够的速度增量，自然适合快速转移轨道。
5、刚刚登陆火星的好奇号火星车，到底有什么意？
好奇号是NASA送到火星上的第四辆火星车，前三辆分别是1997年由火星探路者号着陆器带上火星的旅居者号火星车，以及2004年登陆火星的孪生兄弟勇气号和机遇号。从那张对比图上就可以看出，好奇号的个头要比之前的火星车大得多。第一代火星车旅居者号，体积只有微波炉大小，第二代火星车勇气号和机遇号，个头有高尔夫球车大小，而第三代好奇号火星车，个头跟一辆mini cooper差不多。确切地说，好奇号携带的科学设备，从质量上来说，相当于前代火星车的10倍。
勇气号和机遇号火星车前往火星的主要目的，是寻找火星历史上曾经有水在表面上流淌的证据。这两辆火星车都出色地完成了任务，不仅在火星上找到了水曾经存在过的证据，而且还证明历史上火星有过一段湿润的时期，当时水曾在火星表面长期存在。好奇号的任务则更进了一步——它将调查火星上现有的环境是否适合微生物生存，还将调查火星岩石中是否留存有火星生命曾经存在过的证据。
换句话说，勇气号和机遇号只是寻找火星历史上适宜生命生存的环境，而好奇号是直接冲着生命去的，它或许将为火星生命是否存在（或者是否曾经存在）带来突破性的证据。
6、好奇号火星车捕获的壮观高分辨率火星全景图是怎样的？
什么都有就是没有火星人！
7、“好奇号”火星车为什么选择陨石坑作为着陆点？
这是好奇号火星车的探测目标决定的。
好奇号火星车的探测目标是寻找火星上水和生命的痕迹，所以着陆地自然要选择最佳的可能寻找到水和生命痕迹的地方。最初的备选着陆点有7个，后来压缩到4个，经过一轮一轮的考量才最终选择了盖尔陨石坑作为着陆点的。
（图：盖尔陨石坑最终从四个备选着陆点中脱颖而出。来源：https://mars.nasa.gov/msl/mission/timeline/prelaunch/landingsiteselection/）
那么盖尔陨石坑在揭示火星可能的水和生命痕迹这一点上有什么独特优势呢？
1、光谱数据显示这里有粘土矿物（层状硅酸盐）和硫酸盐矿物，这两种矿物的形成过程都需要液态水的参与，所以此处被认为曾经有过大量液态水。同时，这里是一个陨石坑，这就意味着这里是一块地形上的低地。结合各方面的地质分型，人们认为这里可能曾经是一个湖泊，虽然现在干涸了，但应当留下了很多痕迹，值得好奇号亲自上去发掘。
2、这里地下有丰富的地层。我们知道，每一层地层就像一份从远古保留下来的史书一样，“记载”着那个时候的地质和气候环境，比如那时候热不热，潮不潮湿，有没有发生过什么大型地质活动，有没有火山？盖尔环形山一带丰富的地层简直是一本记载了火星历史的百科全书，所以好奇号当然要去看。
3、好奇号的整个设计路线上，从着陆点慢慢开向陨石坑的中央峰——夏普峰的路上，会经历各种不同的地质环境，比如穆雷构造。也就是说在短短十几公里的路程中，而且还在不断爬山，可以观察到这么各种地质特征和矿物特征的横向和纵向变化，比如随着高度变化，铁的氧化物和硼元素的含量变化，这些都是非常高效、难得和宝贵的。
https://mars.nasa.gov/msl/mission/timeline/prelaunch/landingsiteselection/aboutgalecrater/
https://mars.nasa.gov/msl/mission/timeline/prelaunch/landingsiteselection/galecrater2/
https://mars.nasa.gov/msl/mission/timeline/prelaunch/landingsiteselection/
8、好奇号火星车是哪个国家发送到火星上面的？是中国吗？
在探索外太空这件事上，火星研究美国走在了世界的前沿，好奇号火星车于2011年11月发射，2012年8月成功登陆火星表面。它是美国第七个火星着陆探测器，第四台火星车，也是世界上第一辆采用核动力驱动的火星车，中国在火星的研究中也投入了力量和资金，目前中国研究的重点是月球，不久的将来中国的火星车也会登陆火星表面的。
9、好奇号火星车怎么样了？
NASA的好奇号探测器在今年9月份遇到了数据传输问题，在那之后它中断了科学操作。不过现在它又开始工作了。这个探测器目前在火星上的位置并没有发生变化，但它附近表面的景象却变了不少。好奇号科研团队成员Melissa Rice于本周更新了一条好奇号任务信息：“一些惊喜在等着我们呢！”
从公布的照片可以看到，在发生数据故障之前，好奇号周围的地面上有着不少的尘土，然而在恢复正常运转之前，它的周围却变得非常干净。Rice写道：“当好奇号静止不动的时候，风却在移动，它把（好奇号的）工作空间吹得干干净净。”
为此，好奇号科研小组计划对被风清理了的区域进行近距离的拍摄以此来调查岩石的细节。另外，探测器的摄像头还将对周围情况展开观测看看是否能从风中得到更多的发现。
好奇号工作场地的这一情况展示了NASA为何希望借助风能的帮助来清理已经沉寂了好久的机遇号。据悉，这一探测器自今年6月遭遇火星沙尘暴之后就一直保持沉默状态。
现在，火星进入了一个多风的季节，它将可能会持续好几个月时间。
10、NASA“好奇号”火星车找到的一种可能的火星生命新证据是什么？
目前科学家还没有在火星上找到任何生命的痕迹。红色星球可能具有适合生命存活的条件，特别是在地下深处，但科学家尚未真正证实这一点。就目前而言，科学家可能已经接近即将发现火星生命迹象的目标，而NASA的“好奇号”火星车实际上已经找到了一种可能的证据。
数月前，NASA宣布其值得信赖的火星车发现了所谓的有机分子。这些化合物可能是通过某种生物过程（这意味着生命存在于火星上的某个时刻）或通过其他非生物手段而产生的。现在，发表在《天体生物学》上的一篇新研究论文分析了可能通过这些途径创造出这些化合物的生物学途径。
这些有机化合物称为噻吩，它们可以通过生物过程生成，因为我们已经在地球上看到了它的作用。我们已经在化石燃料（例如煤）以及活生物体（例如某些种类的蘑菇）中发现了此类化合物。但是为什么火星有这样的分子呢？这就是科学家正在努力发现的东西。
该研究的合著者Dirk Schulze-Makuch 在一份声明中说： “我们确定了噻吩的几种生物途径，似乎比化学途径更可能，但我们仍然需要证明。如果在地球上发现噻吩，那么您会认为它们是生物的，但是在火星上，当然证明它必须有更高的标准。”
如果这些化合物确实是由火星上的生命形成的，则它们可能是由细菌形成的。这种细菌可能在数十亿年前存在于火星上。不幸的是，在我们确定之前，我们可能需要等待新硬件到达火星。研究人员指出，未来的火星飞行任务，包括ExoMars Rosalind Franklin漫游车，可能会提供更多信息，或者有助于确认红色星球上存在生命的理论。他们预计其中一种工具，尤其是火星有机分子分析仪，将在这项调查中发挥重要作用，携带该仪器的火星车将于2020年7月发射。