Radioisotope Power Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Not Available (NA)

出品人:

页数:68

译者:

出版时间:2009-12

价格:$ 23.73

装帧:

isbn号码:9780309138574

丛书系列:

图书标签:

Radioisotope Thermoelectric Generators
Space Power
Nuclear Energy
Isotopes
Power Generation
Space Exploration
Radioactive Materials
Energy Conversion
RTGs
Nuclear Batteries

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具体描述

Spacecraft require electrical energy. This energy must be available in the outer reaches of the solar system where sunlight is very faint. It must be available through lunar nights that last for 14 days, through long periods of dark and cold at the higher latitudes on Mars, and in high-radiation fields such as those around Jupiter. Radioisotope power systems (RPSs) are the only available power source that can operate unconstrained in these environments for the long periods of time needed to accomplish many missions, and plutonium-238 (238Pu) is the only practical isotope for fueling them. Plutonium-238 does not occur in nature. The committee does not believe that there is any additional 238Pu (or any operational 238Pu production facilities) available anywhere in the world.The total amount of 238Pu available for NASA is fixed, and essentially all of it is already dedicated to support several pending missions--the Mars Science Laboratory, Discovery 12, the Outer Planets Flagship 1 (OPF 1), and (perhaps) a small number of additional missions with a very small demand for 238Pu. If the status quo persists, the United States will not be able to provide RPSs for any subsequent missions.

《星际航行的动力之源：从核裂变到聚变，人类探索深空的终极武器》内容概要：本书并非《Radioisotope Power Systems》的简要介绍，而是深入探讨人类为实现广阔宇宙探索而不断寻求的终极动力解决方案。我们将目光从目前广为人知的放射性同位素动力系统（RTG）的范畴拓展，去追溯和展望那些可能真正驱动我们穿越星辰大海的未来能源技术。本书将以宏大的历史视角、严谨的科学理论和生动的未来畅想，勾勒出人类在能源领域为实现太空飞跃所经历的探索、挣扎与突破。第一章：有限的地球，无限的渴望——太空探索的能源困境在人类仰望星空、梦想抵达遥远行星的宏大叙事中，能源始终是最为核心的制约因素。火箭发射时那熊熊燃烧的化学燃料，虽然是当下最直接有效的推力来源，但其能量密度和持续供应能力，已不足以支撑深空探测器长时间、长距离的运行。从早期的行星探测器，到如今承载着科学使命的漫游者，它们所依赖的电力系统，无论是太阳能电池板在远离太阳的深空表现出的无力，还是有限的化学电池所能提供的短暂能量，都时刻提醒着我们，传统能源的局限性。放射性同位素动力系统（RTG），凭借其长寿命、高可靠性和不受光照影响的特点，在过去数十年间成为了深空探测器、太空站以及月球基地的宝贵电力来源。它利用放射性同位素衰变时释放的热能，通过热电转换器转化为电能，为漫长的星际旅行提供了稳定的动力。本书虽不详述RTG的具体技术细节，但会将其置于更广阔的能源演进史中，理解其作为阶段性解决方案的意义，以及它在探索宇宙过程中的不可替代性。例如，美国宇航局（NASA）的“旅行者”号探测器，以及“好奇号”和“毅力号”火星车，无一不依赖RTG的稳定电力，才得以在冰冷的宇宙中持续运作，向我们传回珍贵的科学数据。这些成功案例，是人类智慧与勇气在能源约束下不断突破的生动写照。然而，RTG的能量密度相对较低，同位素的制备与获取也面临挑战，且其能量输出会随时间衰减，这使得它在满足未来更庞大、更复杂、更远距离的太空任务需求时，显得力不从心。当我们的目光投向比邻星系，或是计划在其他行星上建立永久殖民地时，RTG的能量储备便显得捉襟见肘。这迫使我们必须跳出既有框架，去寻找更强大、更持久、更具潜力的能源解决方案。第二章：驾驭原子之心——核裂变能源的太空蓝图核裂变，这项在20世纪彻底改变人类能源格局的技术，其强大的能量释放潜力，自然也成为了太空探索者眼中的“圣杯”。与RTG依赖放射性同位素的自然衰变不同，核裂变是通过控制链式反应来释放巨大能量。在地球上，核裂变已成为主要的发电方式之一，其高效的能量转换率和相对低廉的燃料成本，使其在能源供应中占据重要地位。本书将深入探讨将核裂变技术引入太空的可行性与挑战。这不仅仅是简单的“缩小版”反应堆，而是需要全新的设计理念和工程技术来应对太空环境的严酷考验：微重力、极端温差、强辐射以及对安全性的极致要求。我们将审视那些曾经被提出或正在研发中的太空核裂变反应堆概念，例如：小型化反应堆设计：如何将原本庞大笨重的反应堆缩小到足以安装在探测器或空间站上的尺寸，同时保持其效率和安全性。这涉及到新型燃料材料、高效热交换器以及紧凑型堆芯的设计。高效的能量转换系统：除了传统的蒸汽轮机，我们还将探讨如斯特林发动机、热电材料等更适合太空环境的能量转换技术，以及如何最大限度地将核裂变产生的热能转化为可用的电能。安全性与辐射屏蔽：太空核反应堆的安全运行至关重要，任何意外都可能对宇航员和探测器造成灾难性后果。本书将分析如何设计主动和被动的安全防护措施，包括应急停堆系统、可靠的辐射屏蔽材料以及防止核物质泄漏的机制。核废料处理与推进应用：核裂变过程会产生核废料，如何安全地处理这些废料，或者将其转化为推进剂，以实现更高效的太空飞行，也是一个重要的研究方向。例如，核热火箭（NTR）技术，利用核反应堆加热工质（如氢气）并高速喷射，能够提供比化学火箭更高的比冲，大大缩短星际旅行的时间。本书将通过历史案例和前沿研究，展现核裂变在太空应用上的巨大潜力。它不仅能为深空探测任务提供源源不断的电力，更可能成为驱动重型飞船进行星际航行的关键动力。想象一下，一个装载着小型核裂变反应堆的飞船，能够以比化学火箭快得多的速度，在数年内抵达木星甚至更远的柯伊伯带，这无疑将极大地加速我们对太阳系的探索进程。第三章：逐鹿星辰之子——核聚变能源的终极梦想如果说核裂变是打开了原子能大门，那么核聚变，则是人类对“驾驭太阳”的终极追求。核聚变，即是轻原子核结合成重原子核时释放出比核裂变更为庞大的能量，也是太阳及其它恒星发光的根本原理。一旦人类能够实现并稳定控制核聚变反应，那么太空探索将迎来一个全新的时代。本书将聚焦于核聚变技术在太空应用上的前沿探索与理论展望。这其中涉及到的挑战是巨大的，远超核裂变：高能量密度与约束难题：实现核聚变需要将燃料（如氘和氚）加热到数亿摄氏度的高温，并将其约束在极小的空间内，使其发生反应。本书将探讨目前主流的约束技术，如磁约束（托卡马克、仿星器）和惯性约束（激光驱动），以及它们在太空环境下的适应性。先进的反应堆设计：太空聚变反应堆的体积、重量、能量输出以及散热系统都需要全新的设计。例如，利用聚变反应产生的强大能量，直接驱动等离子体推进器，实现超高比冲的星际航行。聚变燃料的获取与循环：聚变反应所需的氘在海水中储量丰富，而氚虽然稀少，但可以通过锂与中子反应产生。本书将讨论如何高效地获取和循环利用这些燃料，确保反应堆的持续运行。 “聚变火箭”的未来：设想一个以核聚变反应堆为核心的聚变火箭，其产生的巨大推力将使人类的星际旅行不再是遥不可及的梦想。例如，在数十年内抵达比邻星，甚至在更短的时间内实现太阳系内各行星之间的快速往返。我们将回顾历史上那些伟大的聚变研究项目，如ITER，并将其成果与太空探索的需求相结合。本书将以科学的严谨性，探讨核聚变在解决地球能源危机和推动太空探索方面所承载的巨大希望。它代表着人类对终极能源的孜孜不求，是科技进步的最高体现，也是我们迈向星际文明的关键一步。第四章：超越RTG——能源技术的迭代与未来展望本书并非仅仅孤立地介绍核裂变和聚变，而是将其置于一个不断演进的能源技术谱系中。RTG作为一种成熟可靠的动力源，在可预见的未来仍将扮演重要角色。但随着人类探索的步伐越发坚定和深远，其局限性将愈发凸显。我们将探讨： RTG的升级与优化：即使是RTG，其技术也在不断进步，例如更高效的热电材料，以及新型同位素的研发，都可能进一步提升其性能和寿命。多能源混合系统：在未来的太空任务中，可能不会依赖单一能源。例如，在近地轨道使用太阳能，在深空则切换到RTG，在长距离星际航行则依赖核裂变甚至聚变。这种混合能源策略将最大化能源效率和任务的灵活性。新兴的太空能源概念：除了核能，本书还将简要触及一些更具前瞻性的太空能源概念，例如反物质能源（虽然目前仍是科幻），以及利用宇宙本身能源的设想，这些都代表着人类对能源探索的无限可能。结论：为星辰大海注入澎湃动力《星际航行的动力之源》将带领读者穿越人类能源探索的宏大历程，从对有限能量的苦苦追寻，到驾驭原子之心的严谨规划，再到逐鹿星辰的终极梦想。本书以科学的严谨和对未来的深邃洞察，描绘出一幅波澜壮阔的能源演进图景。它告诉我们，放射性同位素动力系统只是人类探索宇宙的一个重要起点，而核裂变与核聚变，才是真正能够驱动我们跨越星海，抵达未知彼岸的终极武器。这本书旨在激发读者对科学探索的热情，对未来科技的无限遐想，以及对人类文明走向宇宙深处的坚定信念。