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最远的人造电池的半衰期为87.7年。为什么它在48年后就死了?

发布时间:2020-09-21 20:47:40

来源:金华热线

谁是世界上最远的文物?我相信很多人都会说出五个字:旅行,直线,1,不管10年前,还是现在,旅行者1号无疑是最远的人造物体,2012年,从喷气推进实验室(JPL)导航页面的实时数据显示,旅行者1号和太阳以每秒224.1亿公里的直线距离飞行,因为1名旅行者以每秒16.9995公里的恒定速度飞出了181亿公里的星际介质。

你知道它有多远吗?相当于150个天文单位,每个单位等于地球和太阳之间的平均距离。从现在起,一缕阳光将从太阳表面飞到旅行者1号,要花20小时44分29秒才能接收到旅行者1号。同样,一个人要用40小时左右的时间通过深空网络无线电向1号Traveler发出控制命令,等待20小时才能做出反应,并确认旅行者1号是否成功执行了命令。

在星际介质中,光的照度与距离成反比,经过20个小时的衰减后,太阳到达旅行者1号,光线变得非常微弱。如果你站在旅行者1号上,用肉眼观察太阳,太阳直径139万公里,与笔尖大小成正比,几乎成了一颗恒星,所以旅行者1号现在在一个比地球的夜晚暗得多的空间里。在这种环境下,很明显,用太阳能电池板发电是行不通的,所以旅行者1号使用RTG核电池。

说到核电池,人们常常与核电站联系在一起,那里使用核裂变或核聚变能发电,但RTG核电池的原理并非如此。它是基于放射性元素的长期辐射来获得稳定的电力。旅行者1号的照片显示,它的吊臂上有三个圆柱形物体,三个RTG核电池,而RTG核电池实际上是一个放射性同位素热电发电机,每个RTG中存储着24个钚238个氧化物球。

钚238是一种人工制造的放射性元素,半衰期为87.7年。RTG核电池外壳是一种硅锗热电偶,它将Pu-238的辐射能转化为电能。1977年9月5日,在Traveler1号成功发射的那天,RTG核电池可以提供470瓦的电力。由于有了三个RTG电池,旅行者1号在过去43年里一直与地球上的人类保持密切联系,并发回了许多有价值的数据,如太阳系的家庭照片、太阳气泡的形状、星际介质中宇宙射线的强度等等。

然而,RTG核电池不能提供永久电力,科学家预计它在2025年后就会失效。为什么rtg电池在使用了48年后就会失效?你知道,每87.7年就会有87.7年的半衰期,浦-238的能源供应减少了一半,这意味着要到2064年才能将RTG电池的能量减半。到2025年,RTG电池将能够提供至少70%的初始电量,即329W。

然而,情况并非如此。实际功率比理论功率低得多。由于电力的迅速下降,旅行者1号自2007年以来一直在关闭科学仪器以节省电力,2007年关闭了等离子体子系统,2008年关闭了行星射电天文学,2016年关闭了紫外线光谱仪,2018年关闭了数据录音机,209年关闭了陀螺仪。截至2020年8月7日,旅行者1号(Voyager1)前10种科学仪器中有6台已经关闭,NASA科学家预计到2025年将关闭所有科学仪器。

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