探月，也许能用核废料

文 辛雨

欧洲科学家正在开发一种用于太空任务的电池，该电池由核废料提供动力。欧洲航天局（ESA）希望，到本世纪末，这项技术能够运行不依赖太阳能电池板的航天器，并且可以在不依赖国际合作伙伴设备的情况下探索月球和太阳系。

欧洲航天局希望其阿尔戈登月任务（构想图）由使用核元素镅的电池供电。 图片来源：ESA

在近日于法国巴黎举行的ESA部长理事会会议上，部长们同意为一项名为“使用放射性同位素能源设备”（ENDURE）的计划提供2900万欧元资金。该计划旨在开发以放射性元素镅-241为动力的长效热能和电力装置，为ESA在21世纪30年代初的一系列月球任务提供支持。

“如果我们想在探索中拥有自主权，就需要这些技术和能力。”欧洲空间研究与技术中心（ESTEC）ENDURE计划联合负责人Jason Hatton说。

镅是钚衰变的一个副产品，从未被用作燃料。自太空竞赛以来，ESA一直依赖美国和俄罗斯的钚-238电池为任务提供动力。但是钚-238在过去10年里供不应求，而且生产成本很高。

长期以来，缺乏动力源限制了欧洲科学家。法国巴黎天文台的天体物理学家Athena Coustenis说：“多年来，欧洲科学家一直想走得更远，但苦于没有其他方法。”

ESTEC的ENDURE计划联合负责人Véronique Ferlet-Cavrois认为，与钚相比，镅的最大优势在于更便宜、储量更丰富，可以实现原本无用废料的再利用。

英国国家核实验室（NNL）的研究人员已经证明，镅可以从民用发电厂使用的再加工核燃料中提取，并制成燃料球，形成电池的核心。Hatton透露，ENDURE计划将包括提高镅的产能，以满足电池所需。

在ESTEC协调未来月球任务的Markus Landgraf指出，镅的半衰期比钚-238长，意味着它的寿命更长，但每克的功率更小。由于镅更容易获得，使用它生产一瓦电的成本大约是使用钚的1/5。

在与NNL的合作中，英国莱斯特大学的一个团队开发了两种类型的设备：一种是放射性同位素加热装置，它用衰变镅中产生的热量加热仪器；另一种是放射性同位素热电发生器（RTGs），它通过在金属板上产生温度差进行发电。

下一阶段，ENDURE计划将集中于安全测试，以便镅装置能够获得发射认证。

Ferlet-Cavrois说，一旦开发出来，同样的基本电力系统可以在任何无法使用太阳能的任务中重复使用。ESA利用镅作为动力源的第一个目标是计划在21世纪30年代初发射阿尔戈号月球着陆器。