探索外太阳系需要能量这是一种将核电池小型化用于深空的方法

随着科学技术的进步，我们要求我们的太空任务交付越来越多的成果。NASA的MSL好奇号和毅力号探测器说明了这一事实。毅力是一种非常精致的技术组合。这些尖端的漫游车需要大量的动力来完成它们的任务，这意味着庞大而昂贵的电源。

太空探索是一项耗能越来越大的事业。轨道飞行器和飞越任务可以使用太阳能执行任务，至少可以远至木星。离子驱动器可以将航天器带到更远的地区。但要真正了解遥远的世界，如木星和土星的卫星，甚至更遥远的冥王星，我们最终需要像在火星上一样，在它们上面降落漫游车和/或着陆器。

这些任务需要更多的动力来运行，这通常意味着MMRTG(多任务放射性同位素热电发电机)。但它们体积大、笨重且昂贵，这是航天器的三个不受欢迎的特性。每一件的成本都超过1亿美元。有更好的解决方案吗?

斯蒂芬波利认为有。

Polly是罗切斯特理工学院NanoPower研究实验室的研究科学家。他的工作重点是我们大多数人可能从未听说过的事情：通过金属有机气相外延(MOVPE)开发、生长、表征和集成III-V材料。

该视频对MOVPE进行了清晰的解释。图片来源：化学气相沉积：基本功能-纳米技术：创客课程

虽然这对非专业人士来说听起来很复杂，但太空爱好者可以很容易地理解他的所有工作所导致的想法：一种为太空任务提供动力的潜在新方法。

Polly正在研究一种革命性的方法，为前往外行星的长途旅行提供动力的航天器。它被称为热辐射电池(TRC)，类似于MMRTG。它使用放射性同位素作为动力源。

Polly依靠一种称为金属有机气相外延(MOVPE)的技术。它使用化学气相来生产多晶薄膜。这是光电子学中用于制造发光二极管(LED)等产品的工业过程。Polly的工作使用MOVPE来制造热辐射电池(TRC)。

TRC与MMRTG一样使用放射性同位素，并且基于放射性衰变产生的热量，但两者之间存在差异。衰变加热了TRC，然后它会发光。然后光线到达光伏电池，光伏电池又产生电能。这有点像MMRTG和太阳能的结合。

但波利的想法要小得多，这是航天器工程中的圣杯。“这种由放射性同位素热源驱动的装置将使质量比功率增加一个数量级(~30vs.~3W/kg)，体积减少三个数量级(~0.2vs.~212L)与传统的多任务放射性同位素热发生器(MMRTG)相比，”Polly在一份简短的新闻稿中解释道。

波莉写道，这些设备可以帮助彻底改变我们的太空探索活动。这可能会导致不需要展开大型太阳能电池阵列或携带笨重的MMRTG的小型航天器的扩散。技术进步不断缩小科学有效载荷，因此如果电源能够随之缩小，立方体卫星可能会变得更加有用。

“这将直接实现对外行星的小型卫星任务以及在极地月球陨石坑等永久阴影中的操作，”波利解释道。该技术的首次使用可能是执行天王星任务。“我们将分析一个热辐射转换器，为立方体卫星(或立方体卫星舰队)提供动力，这些立方体卫星可以与旗舰天王星任务一起飞行，执行诸如充当大气探测器的信息中继以及获得行星和卫星的视差视图等任务。“

当我们将宇宙飞船送入太阳系探索自然时，我们一直在兜风——或者至少我们的智力和想象力是。如果Polly的工作取得成果，并且可以用更小、更有效的能源建造航天器，那么这次飞行将变得更加有趣。

Polly的想法是美国宇航局创新先进概念计划NIAC的第一阶段选择。他获得了进一步发展这个想法的资金。