进行太空探测时,太阳能电池正常运转时的离日距离是有限制的吗,为什么?
当然有限制的,咱们来看一张图。
图片来自Stellarium / Bob King。
显然,从水星上看去,太阳的直径最大,其次是金星,接着才是地球。
既然地球上能用太阳能,那比地球距离太阳还近的金星、水星也必然可以。
然而,还有一点小限制,对于金星来说,你只能在金星的大气层外,或者是环绕金星的轨道上使用太阳能,而在大气层内,也就是金星的地面上,我们是无法使用太阳能的。
因为金星被一层高反射,而且是不透明的硫酸云覆盖着,硫酸云阻挡了来自太阳的可见光。
上图是由“水手10号”探测器拍摄的金星真实色彩影像,灰色的就是硫酸云,图片来自NASA or Ricardo Nunes。
虽然金星的地面上不能使用太阳能面板,但其实……在那里使用太阳能是没有必要的,因为金星表面的平均温度高达462°C,它是太阳系名副其实的最热的行星,比距离太阳更近的水星还要热。
金星表面想象图。
金星表面之所以这么热,主要是因为硫酸云只是金星大气的一部分,而更大的部分,即96.5%的大气都是二氧化碳,二氧化碳是温室气体,因此,金星上的温室效应完全失控了,这让其处于炼狱中。
再来看一遍第一张图。
比地球还远的火星,太阳看上去并不是那么小,因此,飞往火星的途中,以及在火星上也是可以使用太阳能的。
虽然远近闻名的好奇号火星探测器使用的核能,但是早期的火星探测器,比如勇气号火星探测器、机遇号探测器,它们在火星表面使用的是太阳能面板。
2007年10月,勇气号的太阳能面板被火星上沙尘覆盖,为等待火星风暴的过去,勇气号一度进行“冬眠”状态。
图片来自NASA/JPL-Caltech/Cornell。
既然火星表面都能使用太阳能,那么从火星往木星飞的一段旅程中,也是可以使用太阳能的,因为是在星际空间飞,没有大气层遮挡阳光,故功率还行。
然而,这只是我们的理性推测,实际探测中,也就是探测木星和木星以外的行星中,少有使用太阳能的,我查了半天,也没有查到探测木星的航天器中使用太阳能的,他们全使用核能,也就是同位素放射性核电池。
当然,即使事实如此,我们也并不能从理论上排除在飞往木星的途中,不可以使用太阳能,其实是可以的,前提是你把太阳能面板做得足够足够大。
但这非常不经济,傻子才会这么干。
在外行星,核能才是最高效,一坨钚238就够了!钚238的自发热。
综上所述,如果只是在火星与木星之间进行环绕太阳飞行,理论上,使用太阳能是可以的。
但如果要飞往木星,最经济的方式就是核能。
因此,如果我们以行星为标志来划分的话,可以这么说:火星,以及火星之前的内行星,还有它们的行星际空间,都是可以使用太阳能的,实际也是如此。
而木星,以及木星之外的外行星,还有它们的行星际空间,都是使用核能。