歐洲科學家正在為太空任務開發一種由核廢料驅動的電池品種。歐洲航天局(ESA)希望，到本世紀末，這項技術將使其能夠操作不依賴太陽能電池板的航天器，并能夠在不依賴國際合作伙伴的設備的情況下探索月球和遙遠的太陽系。

11月22日和23日在巴黎舉行的歐空局部長理事會會議上，部長們同意為一項名為歐洲放射性同位素能源設備(ENDURE)的計劃提供2900萬歐元(3000萬美元)。該計劃旨在開發以放射性元素镅-241為動力的長效熱能和電力裝置，為2030年代初歐空局的一系列月球任務及時提供支持。

設在荷蘭諾德韋克的歐洲空間研究和技術中心(ESTEC)的ENDURE項目共同負責人Jason Hatton說："如果我們想在探索中擁有自主權，我們需要這些能力。哈頓說，歐空局不斷增長的太空雄心意味著它需要自己的持久動力來源。

元素241

镅是钚衰變的一個副產品，從未被用作燃料。對于太陽能不能滿足的任務--無論是因為陰涼還是因為與太陽的距離，歐空局一直依賴美國或俄羅斯的合作伙伴，這些合作伙伴自太空競賽以來一直使用钚-238電池為任務提供動力。例如，美國國家航空航天局制造了钚電池，在2005年惠更斯探測器下降到土星的衛星泰坦時為其提供了溫暖。但是钚-238在過去十年中一直供應不足，而且生產成本很高。

而且，在俄烏沖突之后，歐空局斷絕了與該國的關系。法國莫東巴黎天文臺的天體物理學家Athena Coustenis說："目前的政治局勢表明，你不能總是依賴合作伙伴。"他是支持新計劃的歐空局咨詢委員會的主席。

長期以來，缺乏動力源限制了歐洲科學家提出的單獨任務，也限制了其他任務。該機構在2014年敏銳地感受到了其放射性同位素電源的缺乏，當時其彗星登陸的菲萊探測器只運行了不到三天，因為它最終在一個陰暗的地方，其太陽能電池板沒有用。Coustenis說："多年來，歐洲科學家一直在說，如果你想走得更遠，或者去黑暗和寒冷的地方，沒有其他辦法。”

比钚更好?

ESTEC的ENDURE計劃的共同負責人Véronique Ferlet-Cavrois說：“與钚相比，镅的最大優勢在于它更便宜、更豐富，可以重新利用原本無用的廢物。”

钚-238是在一個兩階段過程中制成的，包括用中子輻照镎的目標。位于塞拉菲爾德的英國政府國家核實驗室(NNL)的研究人員已經表明，镅可以從民用電廠使用的后處理核燃料中提取，并制成燃料顆粒，形成電池的核心。哈頓說，ENDURE計劃的一部分將包括提高镅的產能，以滿足電池的需要。

镅的半衰期比钚-238長，這意味著它的壽命更長，但每克的功率更小。但由于镅更容易獲得，生產一瓦的功率的成本大約是使用钚的五分之一，在ESTEC協調未來月球任務工作的Markus Landgraf說。

在接下來的三年里，ENDURE團隊將把原型開發成可以在類似任務條件下測試的模型，作為可用設備的前奏。在與NNL的合作中，英國萊斯特大學的一個團隊開發了兩種類型的裝置：放射性同位素加熱裝置，它用衰變镅中產生的熱量來加熱儀器;以及放射性同位素熱電發生器(RTG)，它通過在金屬板上產生溫度差來利用熱量發電。

萊斯特大學的物理學家和空間動力系統專家理查德-安布羅西(Richard Ambrosi)表示，研究人員設計了這兩種類型的設備，以考慮到在一定的功率輸出下镅的體積更大，而且與钚相比溫度更低。

由于使用放射性材料，安全也是至關重要的。他表示，這些裝置被封裝在包括鉑金合金在內的各層中，在密封镅的同時允許熱量排出。該計劃的下一階段將集中在安全測試上，以便镅裝置能夠被認證用于發射。測試將包括監測組件在高溫和沖擊下的行為--例如，在發射臺上發生爆炸時--以確保放射性材料不會泄漏。Ambrosi說："我們必須能夠在一系列非常極端的情況下生存下來。”

月球上的電池

Ferlet-Cavrois說：“一旦開發成功，同樣的基本動力系統可以在任何無法使用太陽能的任務中重新使用。在月球上持續14個地球日的夜晚，以及在木星以外的太陽系的探險中就是這種情況。為了在嚴酷的月夜中生存，中國活躍的月球車嫦娥四號使用與俄羅斯合作建造的钚加熱裝置。”

歐空局發射镅動力源的第一個目標是它的阿戈納特號月球登陸器，計劃在2030年代初發射。Landgraf說：“Argonaut任務將在月球表面進行長期研究并支持在那里工作的宇航員。”Ferlet-Cavrois說：在2040年代，歐空局希望向冰巨星天王星和海王星的任務提供動力。這些行星只在20世紀80年代美國宇航局的旅行者2號探測器飛越時被研究過。”

Landgraf說：“镅的可用性以及生產钚-238的挑戰，意味著美國宇航局可能也想使用它，該機構正在評估其為未來任務生產足夠RTG的能力。”對于其旨在在月球上建立長期存在的Artemis計劃，他說："他們認為我們的镅非常有趣。”

安布羅西說：“經過十多年的研究，镅技術已經達到了可以為實際任務開發的階段。此刻的興奮之情實際上是很明顯的。我們已經為此工作了很長時間。"