嫦娥三号工作10年了，核能取暖立大功，祝融号为啥不用核能？

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<hr>2013年12月14日，嫦娥三号月球探测器在月球着陆，2024年仍有一台科学载荷处于正常工作状态，这台载荷就是嫦娥三号着陆器配置的“月基光学望远镜”。
相比之下，在火星工作的祝融号，从2022年5月18日后就陷入了休眠状态，迟迟没有醒来，以至于很多人都在猜测，祝融号是不是到了和我们说再见的时候。
事实上，嫦娥三号之所以长寿，是因为使用了同位素核热源，源源不断的能源为探测器提供了相对恒温的环境，使其在温度低至零下180度的漫长月夜也不至于冻坏。
如果祝融号也装载了核热源，是不是也会像嫦娥三号那样长寿？

嫦娥三号长寿的原因

实际上，嫦娥三号长寿的原因不仅仅是因为核热源，更重要的是它拥有一套非常先进的月夜生存系统，这套系统也成为其他国家研究的对象。
月球上的一个“月夜”，相当于地球上半个月的时间，而且极度寒冷，当月夜来临时，探测器就会进入休眠状态。
此时，月夜生存系统就要负责合理配置能源，确保探测器不被冻坏，等待月夜过后重新启动。

嫦娥三号搭乘月球车名叫“玉兔号”，在2014年1月25日凌晨进入第二次月夜休眠之前，人们就发现受复杂月球环境的影响，玉兔号月球车出现异常。
按照原来的设计，当月夜来临时，玉兔号的太阳能电池板会收起来，这样可以减少内部散热。
但此时玉兔号的电池板已经无法收起，经过这个月夜之后还能否正常工作，谁也无法预料。

但是幸运的是，月夜生存系统表现得非常出色，通过热量控制，已经提前预留够了能量，同时各个仪器设备的耐低温能力很强，玉兔号成功重启。
此后，玉兔号坚持工作了两年多，总共存活960天，而它的设计寿命是90天，实际寿命是设计寿命的10倍还要多，超过了人类此前所有月球车的寿命，大幅度超额完成任务。

为满足嫦娥三号的月夜生存需求，当年我国从俄罗斯进口了6枚钚-238 RHU，这只是从能源方面提供了保证，能不能将能源用好才是关键，嫦娥三号进行了巧妙的创新设计。
它完全不用电力驱动，也不使用风扇和循环泵，而是只使用同位素加热，并利用月球引力实现流体循环，这样就可以让同位素热源的热量更加有效的被利用。
当年苏联的月球车也使用同位素热源，他们是使用密封保温，用风扇吹动氮气，利用气体循环来实现热量的传导。
这种方案的问题在于，月夜期间使用电力带动风机，一旦出现电力故障或风机故障，整个系统就将停摆。

嫦娥三号的设计方案不用担心这些问题，只要月球引力存在，热源能够提供热量，就可以持续实现热力循环，更为直接有效。
同时，这种设计方案还剔除了很多相关设备，能够为探测器“瘦身”，当年苏联的月夜生存设备有150公斤，美国的是870公斤，而嫦娥三号只有10公斤，加上玉兔号月球车的月夜生存系统也才15公斤。
中国的方案，为研发小型化、微型化的航天探测器提供了思路。

总体来说，嫦娥三号的长寿一方面是因为使用了同位素热源，另一方面是采用了更有保障的热量循环系统，同时各个设备在极端条件下的可靠性能也是一个重要因素。
这样看来，嫦娥三号可能还会工作更长时间，根据计算，目前它所携带的热源应当还可以提供10年的供暖，如果其他的设备不出现意外故障，嫦娥三号有希望再工作10年。

冬眠的祝融号能否醒来？

截至2023年末，祝融号始终没有再次苏醒，一些国外媒体认为祝融号已经“死亡”，但也有一些科学家认为祝融号很可能会醒来，为何会有这样的争论呢？
火星虽然以“火”为名，但实际上是一颗极为寒冷的星球。
火星到太阳的距离，要比地球到太阳遥远，接收到的太阳辐射能量只有地球的43%，所以火星要比地球寒冷得多，夏季平均气温为零下60度，冬季平均气温为零下120度。

火星围绕太阳旋转的公转周期约为687个地球日，和地球上两年的时间差不多，这就使得火星每个季节的长度相当于地球上的半年。
祝融号是在2021年5月着陆火星，当时正是火星夏末初秋的季节，到了2022年7月，火星将进入最寒冷的季节，所以在此之前，祝融号于2022年5月进入冬眠。

和地球上一样，火星夏季的时候，太阳是直射的，当冬季来临，太阳就会从很偏的角度照射过来。
由于祝融号使用的是太阳能，冬季微弱的阳光所提供的能源就会大幅降低，所以这个时候祝融号使用正十一烷保温，关闭所有耗电设备，进入冬眠。
祝融号已经在火星表面工作347个火星日，累计行驶1921米，已经远超90个火星日的设计寿命，应该说很好的完成了任务，但是人们还是希望有奇迹出现，所以关于祝融号能否再次苏醒的讨论一直存在。

祝融号一直没有苏醒，分析认为可能是由于这样一些原因，首先是祝融号可能彻底被“冻死”了，由于火星冬季的超低气温，仪器设备被冻坏，如果是这样，祝融号就没有了再次苏醒的可能。
同时，火星的冬季经常伴随着巨大的沙尘暴，这样的沙尘暴可以持续数月，阳光难以穿透，这种气候会使祝融号全身被沙尘覆盖。

只有等到沙尘暴逐渐停止，天空变得透明，祝融号才能自动调整太阳能板的角度，并且利用改进的特殊材料，将身上的沙尘抖落，只有这样，才可以获得充分的太阳能，苏醒过来。
一旦某个环节出现问题，无法获得足够的能源，祝融号自然就无法再次苏醒。
那么，祝融号为何一定要使用太阳能呢？难道不能也像嫦娥三号那样使用同位素热源？

祝融号为何使用太阳能？

事实上，祝融号可以将太阳能储存起来，到了夜间再释放出来供暖，因为火星上没有月球上长达半个月的黑夜，火星的夜晚也是12个小时，这么短的时间，太阳能的热量是够用的。
而使用核能，对于火星探测来说是存在风险的。
从地球飞往火星要比飞往月球远得多，在太空当中，探测器直接暴露在宇宙辐射之下，如果使用核能，探测器本身就成为一个辐射源，对周围空间会产生何种影响难以预测。

人类对于火星的研究远远没有月球深入，在登陆火星之后，一旦探测器出现问题，发生核能泄露，很难及时进行干预，无法判断是否会对火星环境造成影响。
而太阳能显然不存在这种问题，不会改变所处太空环境中固有的状态，而且核能还有半衰期，但太阳不会，只要阳光依然照射，理论上祝融号就可以不断获得能量。

美国“好奇”号和“毅力”号火星车使用的就是核能，整个装置重达45公斤，携带了4.8公斤的二氧化钚，这样的核能装置一套就要7000万美元。
对于我国来说，以这样的成本来执行目前规划的火星探测任务，非常不划算。
另外，我国的核原料与美国、俄罗斯相比，就显得比较欠缺。
美国和前苏联曾大量制造核武器，钚238作为副产品有很多库存，能够得到足够多的纯度达标的原料来生产核电池，我国则没有这个条件。

祝融号设计的有太阳翼和集热器，这和我国天宫空间站上使用的是同一款，发电效率不低于31%。
所以在正常情况下，祝融号的电力供应不比使用核能的美国“毅力”号差，甚至还要更强劲，这就可以兼顾成本与效果，在综合考虑之下，祝融号才选择了太阳能。
祝融号作为我国首次登陆火星的探测器，在完成预定任务的同时，也为未来的火星探测提供了丰富的资料和经验，相信随着技术的进步，未来我国的火星探测会有更大的进步。
同时，核能的利用在太空探索方面存在广阔的前景，只不过目前的技术还需要进一步提高，在太空恶劣的条件下，核能无疑可以提供高效、稳定、强劲的能源，假如人类掌握了可控核聚变的成熟技术，或许会改变整个人类的科技面貌。

嫦娥三号之后，我国的探月工程继续稳步前进，嫦娥四号于月球背面着陆，所携带的玉兔二号月球车目前正在工作中；嫦娥五号携带月壤返回地球，实现了探月的重大突破。
目前，嫦娥六号、七号、八号都已列入计划，将陆续执行既定的探月任务，我国的太空探索事业将不断走向星辰大海。
未来，月宫的嫦娥和玉兔或许不再是传说，月球旅行也会成为现实，人类的目光终将投向广袤无垠的星空。