世界航天的重磅訊息！2月19日，美國的“毅力號”火星車抵達火星表面，從此開始漫長的火星探索任務，為人類是否適合移居這顆星球尋找更多依據。
△ 猶如科幻電影的“毅力號”著陸過程
“毅力號”是人類發射成功的第5輛火星車，除了“毅力號”，中國和阿聯酋於去年年中也發射了火星探測器。而中國的“天問一號”探測器已在2月24日到達火星停泊軌道，計劃5月左右著陸，屆時會釋放一臺火星車。
△ 中國“天問一號”探測器攜帶的火星車
“毅力號”火星車採用電動驅動，但是，人類沒有在火星上建充電樁，火星車平時是怎麼補電？光靠太陽能發電板嗎？
△ “毅力號”火星車
細心的小夥伴可能發現，你看不到“毅力號”有大面積的太陽能發電板。所以，“毅力號”的能量肯定不是主要來自太陽能，那麼來自哪裡？
答案是：核電！
拋開高深的理論，我們解釋一下大家都能聽得懂的原理。其實就是利用同位素衰變過程中的熱量轉化為電量，從而維持火星車運作。
那什麼是同位素？
就是質子數相同而中子數不同的原子，即互為同位素，就像一個家庭裡的兄弟姐妹。但地球上有些同位素穩定，有些則不穩定，就像家裡有的子女好動，有的不好動。那些好動的會透過不斷運動消耗體力，直到累了不想動了（就是變穩定）。而運動過程中身體會發熱出汗，體重會有所下降。
同位素也類似這樣，不穩定的會透過衰變而變得更穩定，同時會釋放熱量，質量也隨之變小。它的衰變期就相當於人的運動持續時間，有的人快，比如做俯臥撐不到1分鐘就累趴了，而有的人可以堅持10分鐘。因此，選擇一個衰變期越長的同位素，就獲得更持久的能量。
當然，以上的比喻只是從某個角度方便大家的理解，實際上原子的變化是很複雜的，放射性同位素在衰變中還會釋放輻射。而“毅力號”用了一種叫“鈽-238”的同位素，光一個半衰期就接近88年，足夠無窮無盡地輸出能量了。它在衰變過程中會放出一個α粒子，達到五六百攝氏度，火星車上的溫差元件就將這種熱量轉為電能。
不過，能量轉化率很低，只有6.3%。這意味著接近94%的熱能會散發掉，但“毅力號”配備了智慧的能量回收裝置，將剩下的熱能用來給車內裝置供暖，以時刻保持合適的工作溫度。
以目前的條件看，核電是最適合火星車的能源獲取方式。除了上面提到的優勢外，還有很重要的一點：放射性同位素的衰變過程很穩定，既不受溫度、壓力、電磁場等外界條件的影響，也不受元素所處的狀態影響，只和時間有關。這點非常關鍵，因為穩定的能量輸出，有助於火星車的穩定工作。
不過，核電並非是火星車的唯一能量來源，根據工作目標、經濟和安全等綜合考量，太陽能也是另一種不錯的選擇。例如我國“天問一號”攜帶的火星車就用了太陽能板，美國“好奇號”之前的索傑納號，機遇號，勇氣號都使用了太陽能。
長時間不充電、又能解決輻射，為什麼不用在民用電動汽車上？
實際上，早在1957年，福特汽車就推出過一款叫Nucleon的核動力概念車，不過它是透過兩個後輪之間的核反應堆以鈾元素的核裂變為能源，把水變成高壓蒸汽，再推動渦輪葉片實現驅動，然後蒸氣在冷卻之後返回核反應堆裡面再次加熱。
△ 福特Nucleon
簡單地說，就是隻要核燃料還沒用完，它就有源源不斷的動力，聽起來就像“永動機”一樣完美。但是，直到今天還沒上路。
其實，主要是成本太高影響了“核電”的普及，我們還是以“毅力號”來例舉。它的核電池採用了4.8千克的鈽氧化物，總重量45千克，初始功率110瓦（隨著衰減功率會越來越小，但過程是緩慢的，可忽略不計），但造價你猜多少？
7000萬美元！！
這是什麼概念？這麼說吧，全世界最貴的車——布加迪Chiron Pur Sport價值355萬美元。而毅力號上一顆小電池，就能買將近20輛布加迪！
△ 布加迪Chiron Pur Sport
所以，要在短期內普及“核電”，簡直天方夜譚。那麼，核電池為什麼這麼貴？主要是技術門檻太高，體現在下面兩點：
1、鈽-238很難獲取。目前只有美俄兩國有能力大量生產。原理是把錼-237放在專用反應堆內進行中子輻照，讓讓它吸收一箇中子變成錼-238，再經一次β衰變轉化為鈽-238。雖然我們用兩三句話就描述完原理了，但實際操作技術門檻相當高。
2、核電熱轉電效率低。“毅力號”的核電熱效率只有6.3%。就相當於，同位素釋放的熱量，只有6.3%能轉為電。而作為參考，傳統燃油汽車的發動機熱效率最高達到41%（平均33%），量產電動汽車熱效率普遍超過80%。
既然如此，為什麼非要鈽-238做電池呢？
還有個很重要的點，就是輻射容易遮蔽，相對安全！它的衰變輻射主要產生α粒子射線，穿透力較弱，一張紙就能把它擋住。
因此，當今的民用電動汽車，普遍採用化學動力電池。主要分為兩個陣營——“鋰電池”和“鐵電池”，其中鋰電池主要指三元鋰電池，是市場最被看好的電池種類。
三元鋰電池的效能較好，可以快速充電、高功率放電、能量密度比高且迴圈壽命長。也就是說，在同樣車重的情況下，三元鋰的車有更長的續航里程，而且能輸出更大功率，讓車加速更快。
特斯拉的大部分車型都採用了三元鋰電池，在先進的電控管理下，讓使用者獲得較好的體驗。但是，三元鋰電池成本較高，高溫下安全性不夠穩定，普遍出現在比較貴的電動汽車，或者很多廉價電動汽車的長續航車型上。
而“鐵電池”以磷酸鐵鋰為代表，比亞迪是堅決的擁護者。磷酸鐵鋰的成本較低，但能量密度比在改進後也不遜色於三元鋰電池。連特斯拉這樣喜歡用三元鋰的品牌，在Model 3的入門車型也改用磷酸鐵鋰。
“鐵電池”最大優點是安全、耐高溫，被刺穿也不會發生爆炸。但是軟肋是低溫效能差，也就是說在冬天低溫下，掉電明顯比三元鋰多，這是現在難以解決的技術難題。
另外，還有一個“第三陣營”，即以豐田為首的燃料電池，這類電池系統具有良好的環境相容性，在汽車端能做到真正的“零排放”。同時，它有優良的負載特性、高效的輸出效能和靈活的結構特性，氫的獲取也比較廣泛。
但整車成本和加氫站成本較高，一個加氫站的建造成本往往過千萬元人民幣，而一個普通的充電樁只需要一萬元或者更低廉的成本。因此，短期內燃料電池車也難以普及，但許多國家還在嘗試，比如我國就有不少燃料電池的大巴在行駛。
總之，人類對陸上交通的探索一直沒停下步伐，一百多年前，我們面臨馬車和內燃機車、電動汽車、蒸汽機車的十字路口，而今天，人類再次站在一個新的十字路口，只不過這次，時代的大方向已經決定淘汰內燃機車，電動汽車成為新趨勢，那麼，用哪種技術獲取電能就成為新的探索節點。
按照歷史的程序，尖端科技率先用在軍事、航空領域，也許，未來民用車搭載“核電”也不是夢。