火星救援涉及的物理知识（把核电池放身后取暖）

火星救援涉及的物理知识（把核电池放身后取暖）RTGs是一种太空电池，它利用钚-238放射性衰变过程中释放的热量发电。好奇号上RTG产生大约110瓦甚至更少的的功率，差不多比灯泡的平均功率高一些。首先说，用Pu取暖完全没有问题。影片中的装置叫做放射性同位素热电发生器（RTG），能够把Pu-238放射性衰变释放的热量转化成电力。在现实中，超过四十年的时间里，NASA已经安全的使用放射性热电发电机（RTG）为二十多个太空任务提供电力来源。其中包括阿波罗登月任务、好奇号火星车和未来2020火星任务的火星车中将使用下一代升级版的发电机。由于火星表面昼夜温差极大、一般化学电池无法工作，太阳能电池夜晚又无法使用，放射性同位素热电机可谓是深空探测中理想的能源。使用钚238作为核电池发热材料的主要优势在于，处于铀系衰变系当中的钚238衰变产生的各种子体几乎没有伽玛射线，辐射防护非常简单和轻量化；半衰期也比较合适（88年）可以在相当长的时间提供稳定的功

在最近热映的技术流硬科幻《火星救援》中，各种黑科技让观众兴奋不已。

火星在黎明前，温度可低至零下八十度，为了不被冻死，马特达蒙机智地从沙尘中挖出了核电池取暖（也就是被他缠上一圈金属纸的玩意儿），边缠边说如果电池损坏那就“no human”了。

取出后，马特达蒙把核电池放在了他的座椅后，这着实让观众捏了一把汗。把放射性物质，放在离自己这么近的距离内，真的安全吗？影片里的核电池，究竟是什么鬼？

严格来说，核电池叫放射性同位素热电机（Radioisotope Thermoelectric Generator，缩写RTG），利用放射性衰变的热量进行温差发电，通常使用的同位素就是钚238。所以同位素的放射性真的不会对人类造成伤害吗？

由于火星表面昼夜温差极大、一般化学电池无法工作，太阳能电池夜晚又无法使用，放射性同位素热电机可谓是深空探测中理想的能源。使用钚238作为核电池发热材料的主要优势在于，处于铀系衰变系当中的钚238衰变产生的各种子体几乎没有伽玛射线，辐射防护非常简单和轻量化；半衰期也比较合适（88年）可以在相当长的时间提供稳定的功率，足以满足二十年甚至更久的深空任务。

在超过四十年的时间里，NASA已经安全的使用放射性热电发电机（RTG）为二十多个太空任务提供电力来源。

取暖是否可行？

首先说，用Pu取暖完全没有问题。影片中的装置叫做放射性同位素热电发生器（RTG），能够把Pu-238放射性衰变释放的热量转化成电力。在现实中，超过四十年的时间里，NASA已经安全的使用放射性热电发电机（RTG）为二十多个太空任务提供电力来源。其中包括阿波罗登月任务、好奇号火星车和未来2020火星任务的火星车中将使用下一代升级版的发电机。

RTGs是一种太空电池，它利用钚-238放射性衰变过程中释放的热量发电。好奇号上RTG产生大约110瓦甚至更少的的功率，差不多比灯泡的平均功率高一些。

RTG，放射性同位素热电机，利用放射性衰变热量进行温差发电

那么，热功率是否足够大呢？

钚-238的半衰期仅为88年，这意味着它的放射性衰减之快可以让它非常炽热，能够使Pu-238烧的通红，如下图所示。好奇号的RTG大概产生2000瓦的热量，设计使用寿命为14年，取暖够用了吧。

是否会对人体产生危害？

Pu-238主要是阿尔法衰变，RTG主要是放出α射线，只能在空气中穿透几英尺，空气中移动几厘米就over了，基本是一张纸或者健康的皮肤就挡住了，这点放射性跟火星上的本底相比，微乎其微，我观察到他在同位素放射物质外缠了一圈金属纸，吸收掉了大部分α射线，更何况马特达蒙还穿着那么厚的宇航服。

放射性不用考虑了，另一方面，Pu是有剧毒的，只有当它非破碎成非常细小的粒子或蒸发，并被人体吸入或摄入的时候才可能对人体健康造成影响，这才是可怕的。

在《火星救援》中，乘组为了以防火星上升飞行器的钚基RTG电池泄露而将它掩埋在远离居住舱的地方）。就像电影中一样，为防止任何泄露事故，钚-238放置在多层先进的材料保护中，确保即时在严重的事故中也不会发生泄露。产生出的同位素是以陶瓷形式存在，且不溶于液体，所以不可能被误吸和误吞。

所以在火星上用Pu取暖很安全、很好用。

向雷德利·斯科特致敬。

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