导语：年7月23日12时41分，中国首个火星探测器“天问一号”在文昌航天发射场发射。目前，天问一号飞行状况良好，已于2月24日6时29分执行首次火星探测任务，天问一号探测器成功地进行了第三次近火制动，进入了近火点千米，远火点5.9千米，运行在火星轨道上，周期为两个火星日。
这是我国首次进行的火星探测任务，从立项到发射只用了4年时间，年国家批准立项，其目的是通过一项发射任务完成对整个火星的全面探测，同时通过轨道探测器、巡航器，在火星表面开展区域巡视。
年7月22日，在发射前，中国火星探测计划将1:1模拟着陆平台和巡航器进行展示。“天文一号”重公斤。有六种仪器，它们是：可以拍摄火星表面环境的多光谱照相机；可以探测火星表面下地质结构的地下雷达；可以分析火星岩石成分的成分探测器；可以研究火星磁场的磁场探测器；可以测量着陆区周围气象环境的气象仪器；可以帮助巡航导弹规划路线的地形图。
天文一号巡逻艇的设计寿命是3个月，那么问题是，在完成这么多火星探测任务之时，谁来为火星车提供能源？
01航天器的动力来源
目前探测器的能量主要有来自太阳能和来自核能的电池。
性能方面，核电池不依赖光，能自行发电，具有能量密度高、稳定性好、使用寿命长等特点。因此在航天器的发展中，核能技术得到了广泛的应用。
1、核能在航天器中的使用
年发射的美国宇航局旅行者系列使用了核电池，年抵达冥王星的新地平线号也使用了核电池。旅行者1号于年进入轨道，40多年后与地球保持接触。最大的原因是它使用核动力电池。
现在，美国最常用的核电池是钚同位素电池，其半衰期为87.7年。到目前为止，已经有多个探测器使用了这种电池。目前在火星上运行的“好奇”号火星车使用核电装置，即放射性同位素热发动机，并使用钚作为燃料。核能的优势在于它的稳定性，在任何情况下，它的输出功率都能达到瓦，而美国宇航局的预测是14年内能达到瓦。
2、核能作为航天器能源的优点
嫦娥四号装备了中俄共同开发的核能电池技术。由于核能电池与砷化镓太阳能电池阵列的结合会导致功率降低，如果没有核能电池，嫦娥四号的工作寿命会缩短，所以不宜在月球上工作。如果没有核电池为仪器提供能量，使其保持温暖，仪器有可能在长达半个月的晚上被冻坏。
3、火星太阳能应用的局限性
火星与地球相比，火星轨道距离太阳较远，说明火星接收到的光强度远小于地球。在地球轨道每平方米的光强度可以达到瓦。在火星表面，每平方米轨道上的光强度为瓦，仅为地球的40%，如果人类能站在火星上观察太阳，就会发现太阳并没有在地球上看到月亮。我们还需要考虑火星轨道在太阳远近点之间的差异。一般来说，轨道光强度数据在到之间。在最近的点，光强度会增加，如果火星在最远点，光强度会降低。
另一方面，与月球的环境相比，月球表面几乎处于真空状态，不存在云层等问题。但火星的环境更为复杂，火星表面有沙尘暴，一次可能持续数周。
纵观历史，美国宇航局的许多火星探测器都采用了太阳能电池板技术。以机遇号火星探测器为例。其面板的平均输出功率为瓦。由于静电使得电池板被灰尘覆盖，火星上的季节性光线变化，在最冷时，输出功率将下降到50瓦。预计在2-3年内，转化效率将下降到原来的40%左右。
在这种情况下，天问一号火星车为什么还要使用太阳能作为能源，而不是更稳定的核电池？
02“天问一号”火星车采用太阳能的原因
在目前的条件下，我们只能说这种设计非常符合目前的情况。
1、使用核电池也存在危害
在火箭发射中，使用核电池需要更高的安全性。一旦发生发射问题，钚将对地面环境造成核辐射破坏。在此之前，美国曾发生钚核电池事故，导致钚进入大气层，造成核污染。
2、核电池技术过于复杂
虽然我国已经掌握了一些核电池技术，但是核电池太复杂，质量参差不齐，容易出现问题。在天问一号火星车上使用它太冒险了。为了安全起见，天文一号巡逻艇使用的是太阳能电池板，相当于嫦娥四号上的三结砷化镓太阳能电池板。然而，太阳能电池板的数量和面积都有所增加。有四个，且面积更大。但必须承认，只要条件允许，核能才是最佳选择。
03航天器未来能源发展
核能或将成为未来太空探索的主要能源
虽然火星接收到的阳光比地球少得多，但它仍然可以支持火星车执行探测任务。在太阳系中，对于距离太阳更远或接受太阳光更少的行星来说，核电池可能是唯一的选择。
举例来说，最接近地球的行星是金星，其表面覆盖着能反射90%光线的密云。要有足够的强光照射太阳能板是不可能的。现在探测器在金星表面存活的最长时间是分钟，不到两个小时。要发射探测器并在金星着陆，需要一个核电池才能使探测器在金星上长期工作。
当飞行器需要在木星运行时，我们会面临更糟糕的太阳辐射环境，那里的平均光照强度只有地球轨道的3.4%，而且非常暗淡，太阳的视觉效果也会变得更小。要在木星完成探测工作，必须使用核电池。
在木星轨道之外，还有天王星和海王星。可见核能电池对于探测这两个冰巨星和它们的卫星至关重要。
结语：“天问一号”为中国的太空探索打开了新的大门，核动力将是下一个突破口，随着中国制造的成熟，将使中国的核动力电池技术有更大的发展。当我们完全掌握了核能电池技术，中国的火星车将使用核能电池作为动力，以便探测器能够长期进入火星熔岩洞穴进行探索。