國家標準編制說明

1工作簡況

1.1任務來源

本標準是國標委發[2022]39號下達的國家標準計劃項目之一，由全國宇航技術及其

應用標準化技術委員會（SAC/TC425）提出并歸口，北京空間飛行器總體設計部牽頭起

草。

計劃號：20221184-T-469。

計劃名稱：月球與深空探測用同位素溫差電池。

計劃周期：2023年1月～2024年4月。

計劃采標程度：無。

1.2制定背景

同位素溫差電源以放射性同位素衰變產生的熱量為能源，通過半導體溫差發電的一

種電源，其特點是同位素衰變周期長，一般在幾十年以上，熱能和電能供給穩定，適合

于太陽能或者其他能源獲取困難的空間探測領域。月球長期科考、遠太陽系深空探測將

是我國航天器的一大發展方向，月球月夜長達14天以上無光照，遠日行星探測或者航行

太陽光逐漸變弱，比如木星離日距離約5AU，太陽強度僅地球附近的1/25，土星離日距離

大于9AU，太陽強度不足地球附近的1/81，天王星（1/330）、海王星（1/880）及更深遠

空間的太陽光照基本可忽略，同位素溫差電源將是目前唯一可獲取的長期供電供熱的產

品，同位素溫差電源將是我國探索浩瀚宇宙、開發地外天體，建設航天強國必不可少的

核心產品，也是引領技術創新，掌握自主核心能力的主要專業產品。而同位素溫差電池

研制規范化一方面全面規范的目標將更能牽引該類型產品向高效實用型快速發展，為航

天器系統設計和同位素電池研制提供有力的指導；另一方面為各類深空探測航天器系統

方案論證提供準則，從頂層上配置和優化系統方案。同時，建立我國同位素溫差電源的

標準，在以后月球和深空探測航天器研制國際合作中，使得我國僅從產品和技術引進和

出口方面，拓展至創新產品空間應用和研制標準體系合作層面。

國內外月球與深空探測中多次采用了同位素溫差電源、同位素熱源類產品，如俄羅

斯在lunar21月球車采用了同位素熱源供熱；美國好奇號火星車采用了同位素溫差電源，

發電108W，為好奇號火星車在火星低光照、低溫環境下提供電能和熱能；美國伽利略木

星探測器采用同位素溫差電池供電；我國嫦娥四號采用同位素溫差電池提供電能，14天

1

月夜中為器上月壤溫度采集器等個別設備工作供電，嫦娥三號、四號中還采用了同位素

熱源為探測器供熱。國際上同位素熱源使用的標準相對成熟，特別是地面操作和使用放

射性同位素產品的標準已經形成體系，我國地面使用同位素產品相關標準有《密封源國

家標準》、《密封放射源一般要求和分級》、《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》、

《放射性物質安全運輸規定》，主要內容是放射源的分類、使用安全規范、檢測要求等。

國際上在聯合國大會通過了關于在外層空間使用核動力源的原則，確定了安全使用的準

則和標準、安全評價、重返時的通知等。同位素溫差電池內部采用同位素熱源，因此同

位素熱源相關標準適應同位素溫差電池。國內外針對同位素溫差電池的標準規范較少，

國內針對空間用同位素溫差電池和同位素熱源的標準基本缺失，不利于同位素溫差電池、

同位素電源產品規范化管理，不利于該類型核心能力產品的高效健康發展。

1.3起草過程

1）成立標準起草組

標準計劃下達后，全國宇航標委會成立標準起草組，由北京飛行器總體設計部牽頭

負責，標準編寫過程中按需補充有關單位和人員。組成及任務分工如下。

起草單位主要包括：北京空間飛行器總體設計部、中國電子科技集團第十八研究所、

中國原子能科學研究院、中國航天標準化研究所。

起草人員主要包括：陳建新、張熇、陳陽、雷英俊、侯旭峰、唐顯、陳向東、馬巨

印、李海飛、泉浩芳、張有為、呂冬翔、秦少鵬、劉自軍、斯東波、王雪、李軒、張寧

康。

任務分工為：前九名人員負責標準內容大綱制定、資料收集分析、技術參數的確定

以及標準條款的編寫等工作。后面所有人主要負責意見收集整理、國內外標準資料搜集、

標準化格式、國內外相關技術與標準資料翻譯研究以及企業生產實踐等工作。

2）20起草階段

2023年3月，起草組在充分調研國內外技術和標準現狀基礎上，形成標準征求意見稿

（一稿）。

2國家標準編制原則、主要內容及其確定依據

2.1標準編制原則

本標準編制原則主要包括：

本標準按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草

2

規則》的規定編寫，緊密結合工程任務實踐，注重標準的科學性、適用性和可操作性。

2.2主要內容及其確定依據

2.2.1標準化對象和適用范圍

本標準的標準化對象是月球與深空探測航天器。

本標準主要適用于月球與深空探測用同位素溫差電池(以下簡稱同位素溫差電池)的設

計、生產、試驗和驗收。

本標準的ICS國際分類號為49.140，CCS國內分類號為CCSV70。

2.2.2標準正文結構

本標準的正文結構為：

1范圍

2規范性引用文件

3術語和定義

4要求

4.1功能要求

4.2產品組成

4.3電性能要求

4.4重量要求

4.5外觀及標識要求

4.6材料要求

4.7機械接口

4.8熱接口

4.9電接口

4.10漏率要求

4.11輻射要求

4.12核防護設計要求

4.13壽命要求

4.14可靠性要求

4.15環境適應性要求

4.16緊急事故適應性要求

4.17測試模擬件要求

3

5質量保證規定

5.1檢驗分類

5.2檢驗條件

5.2.1檢驗環境條件

5.2.2檢驗儀器及設備

5.3鑒定檢驗

5.3.1檢驗的項目、要求和方法

5.3.2需鑒定檢驗的情況

5.3.3鑒定檢驗的數量

5.4交收檢驗

5.5判定規則

5.6包裝檢驗

5.7檢驗方法

5.7.1電性能

5.7.2重量

5.7.3外觀

5.7.4標志

5.7.5材料

5.7.6機械接口

5.7.7熱接口

5.7.8電接口

5.7.9漏率

5.7.10輻射

5.7.11核防護設計

5.7.12壽命

5.7.13靠性

5.7.14環境適應性

5.7.14緊急事故適應性

5.7.14測試模擬件

6交貨準備

4

6.1包裝和標志

6.2運輸和貯存

7上器安裝

7.1上器前的接口驗證要求

7.2上器安裝要求

8說明事項

7.1預定用途

7.2使用要求

2.2.3標準主要技術內容的確定依據

1）范圍：本標準主要針對月球與深空探測航天器所使用的同位素溫差電池，適用于

月球與深空探測用同位素溫差電池的設計、生產、試驗和驗收，規定了月球與深空探測

用同位素溫差電池的技術要求、質量保證規定和交貨準備等要求。

2）規范性引用文件：本文主要引用了放射性同位素源的地面研制相關標準《電離輻

射防護與輻射源安全基本標準》、《密封放射源一般要求和分級》、《密封源國家標

準》、《放射性物質安全運輸規定》以及《產品包裝儲運圖示標志》中的相關術語、分

級、定義和要求。

3）術語和定義：主要對同位素溫差電池（RadioisotopeThermoelectricGenerator）簡

稱為RTG、同位素熱源（RadioisotopeHeatUnit）簡稱為RHU進行了定義。

4）要求：主要考慮在月球環境和深空環境中，空間用同位素溫差電池為航天器供電

和供熱需求，從功能、產品組成、電性能、重量、外觀及標識、材料要求、機械接口、

熱接口、電接口、漏率、輻射、核防護設計、壽命、可靠性、環境適應性等方面規范同

位素溫差電池產品的要求，為航天器系統設計和同位素溫差電池研制提供指南，產品相關指標參

考了嫦娥四號同位素溫差電池產品，但兼顧了后續月球基地、遠日探測等大功率空間用同位素溫

差電池產品的規范化研制需求。

電性能要求，根據月球和深空探測用同位素溫差電池供電和供熱需求，考慮航天器需經

歷近地光照環境和月夜或者深空低溫環境，兼顧半導體器件耐受溫度，明確RTG殼體外

表面工作溫度一般要求為0℃～120℃；考慮半導體器件熱電轉化效率和產品漏熱與體積

的關系，根據不同同位素熱源RHU的熱功率，明確了RTG的最大功率點處輸出效率；根

據同位素熱源的半衰期及半導體器件的衰退規律，明確了一般第一年輸出電功率年衰減

率≤8%，第二年開始，輸出電功率年衰減率≤3%。

5

重量要求，考慮深空航天器的一般力學條件，根據單個120W熱功率RHU的同位素溫

差電池的封裝結構和功能組件重量，確定了一般重量要求，如采用多個120W熱功率RHU

作為熱源或者采用更大熱功率RHU熱源，其重量應該優于單個120W熱功率RHU的同位素

溫差電池。

熱接口，在深空探測中，RTG一般還應具備供熱功能，因此RTG冷端面一般設計為

換熱接觸面，RTG在冷端面上提供平面區域，用于安裝取熱裝置的換熱器，為確保接觸

面不產生過大溫差，相對RTG供熱功率，面積一般不小于1cm2/W，如100W供熱時，熱接

口換熱面積不小于100cm2。

漏率要求，為防止地面存儲和測試時空氣漏至產品內部，氧化半導體器件，同位素

溫差電池內部需要充正壓保護氣體，同時明確RTG外殼漏率，地面存儲1~2年，一般優于

≤3×10-6Pa?m3/s，并根據地面存儲時間適當調整，確保存儲期產品內部處于正壓狀態。

輻射要求，根據钚238同位素的放射特性，為控制其同位素活度，每120W熱功率同

位素產品，明確距RTG中心1m處的輻射劑量當量率≤0.080mSv/h，輻射劑量當量率隨同位

素熱功率等比率增加。

核防護設計要求，RHU內部產生氦氣，長期不排放會產生安全性問題，RHU的包殼

應設有透氦、但又能阻止放射性活性物質排散到環境中的裝置。在正常條件下該裝置阻

止放射性物質同周圍環境相互接觸的包殼漏氣率一般應在6.6×10-7Pa·m3/s~1.558×10-

3Pa·m3/s范圍內。

可靠性要求，RTG中含有放射性有毒有害物質，同時供電產品是探測器設備的動力

源，RTG的可靠性指標一般應不低于0.99。

緊急事故適應性要求，為了確保RTG產品及內部RHU產品在意外緊急事故情況下的

安全性，應開展緊急事故影響試驗，RHU在緊急事故影響試驗作用后，應確保RHU的安

全，其包殼應保持密封狀態，即不允許放射性活性物質泄漏到周圍環境中。試驗項目應

包括：模擬空氣動力學過熱試驗、高速撞擊試驗、熱沖擊試驗、壓力試驗、模擬發射場

火災試驗、耐熱試驗、自由落體掉落試驗、重錘撞擊試驗。

測試模擬件要求，在航天器總裝、測試階段，一般采用無輻射的RTG測試模擬器替

代RTG飛行件參與航天器測試和試驗。RTG測試模擬器中除RHU采用電模擬件及供電輸

入接口替代外，其它部分結構與RTG飛行一致。RTG測試模擬器的電性能要求、外觀及

標識要求、機械接口、熱接口、漏率要求、環境適應性要求與RTG飛行件一致；對RTG

測試模擬器無輻射要求、核防護設計要求、緊急事故適應性要求。

6

5）質量保證規定：主要從檢驗分類、檢驗條件、鑒定檢驗、交收檢驗、判定規則、

包裝檢驗進行了規定，并針對要求中的所有指標項目制定了檢驗方法，所有檢驗方法經

過了嫦娥四號同位素溫差電池產品研制、使用過程驗證。

6）交貨準備：主要明確了包裝和標志要求、運輸和貯存要求，特別是同位素溫差電

池作為放射性物品，明確了其包裝箱研制需獲取I類放射性物品運輸容器制造許可證。并

考慮同位素溫差電池自發熱和產品中半導體器件的耐溫要求，明確包裝箱需具有較好的

散熱措施。運輸和貯存過程中除滿足一般產品運行要求，還需進行產品溫度和空氣同位

素劑量監測。

7）上器安裝：在航天器總裝、測試階段，一般采用無輻射的RTG測試模擬器參與航

天器測試和試驗，RTG飛行件一般在發射場完成換裝。在RTG正式安裝前，應進行真實RTG

與真實航天器的機、電、熱接口對接試驗，驗證接口匹配性，對接試驗應模擬真實環境和狀態。

RTG的安裝一般應借助專用工裝完成，安裝工裝應保證操作人員在較短的時間內完成安裝工作，

同時具有一定的輕便性，并制定相應的故障預案，采樣安全管控措施。

8）說明事項：同位素溫差電池RTG可用于航天器儀器設備長期供電和供熱，當航天

器僅運行于太陽能豐富的軌道時，不建議使用同位素溫差電池。為保護同位素溫差電池

中半導體器件，同位素溫差電池RTG不供電時，產品應處于輸出短路保護狀態或者帶負

載輸出狀態。同位素溫差電池為放射性產品，載人航天器的同位素溫差電池RTG應布置

在非人員長期活動區域，并設立安全警示，并評估對航天器其它設備的輻照影響。

2.2.4修訂前后技術內容的對比（修訂國家標準適用）

本標準為新制定，不涉及本條。

3試驗驗證的分析、綜述報告，技術經濟論證，預期的經濟效益、社會效益和生態效

益

本標準已經在嫦娥四號同位素溫差電池產品研制過程中得到應用，產品經過地面試

驗和飛行試驗的驗證，在月夜無光照低溫環境下，同位素溫差電池電性能、熱性能符合

要求，為嫦娥四號探測器穩定供熱，確保探測器度過14天月夜，為月夜溫度采集器穩定

供電，獲取了月球背面表層月壤溫度，在國際上引起強烈反響。該標準能夠滿足同位素

溫差電池產品研制的規范化要求。

通過本標準的制定，可以取得如下收益：

（1）產品規范化

7

同位素溫差電池研制規范化一方面全面規范的目標將更能牽引該類型產品向高效實

用型快速發展，為航天器系統設計和同位素電池研制提供有力的指導；另一方面為各類

深空探測航天器系統方案論證提供準則，從頂層上配置和優化系統方案。為我國月球長

期科考、遠太陽系深空探測等航天強國建設貢獻力量，提供方案和產品研制的行動指南。

（2）建立頂層標準體系

建立我國同位素溫差電源的標準，在以后月球和深空探測航天器研制國際合作中，

使得我國僅從產品和技術引進和出口方面，拓展至創新產品空間應用和研制標準體系層

面。在國際合作中樹立規范化、體系化的航天大國形象，促進深空探測的國際交流與合

作。

4與國際、國外同類標準技術內容的對比情況，或者與測試的國外樣品、樣機的有關

數據對比情況

國內外月球與深空探測中多次采用了同位素溫差電源、同位素熱源類產品，如俄羅

斯在lunar21月球車采用了同位素熱源供熱；美國好奇號火星車采用了同位素溫差電源，

發電108W，為好奇號火星車在火星低光照、低溫環境下提供電能和熱能；美國伽利略木

星探測器采用同位素溫差電池供電；國際上在聯合國大會通過了關于在外層空間使用核

動力源的原則，確定了安全使用的準則和標準、安全評價、重返時的通知等。

本標準在制定過程中，開展了國外同類標準的文獻調研，可能出于技術保密的原因，沒有調

研到國外關于同位素溫差電池的標準。

5以國際標準為基礎的起草情況，以及是否合規引用或者采用國際國外標準，并說明

未采用國際標準的原因

本標準為自主制定項目，標準未引用國際或國外標準。

6與有關法律、行政法規及相關標準的關系

本標準符合國家現行方針政策，與法律、法規和強制性國家標準不存在抵觸之處，

與相關標準協調。

7重大分歧意見的處理經過和依據

本標準在編制過程中無重大分歧意見。

8涉及專利的有關說明

本標準不涉及專利。

9實施國家標準的要求，以及組織措施、技術措施、過渡期和實施日期的建議等措施

建議

8

建議本標準發布后，頒布之日即實施。同時在標準實施中及時在行業內及相關單位

開展標準的宣貫，使相關單位能夠學習并應用本標準，并結合實際應用需求貫徹實施標

準。

10其他應當說明的事項

10.1標準名稱的調整

本標準不涉及。

10.2采標程度的調整

本標準不涉及。

參考文獻

[1]GB18871-2002電離輻射防護與輻射源安全基本標準

[2]GB4075-2009密封放射源一般要求和分級

[3]GB4075-2003密封源國家標準

[4]GB11806-1989放射性物質安全運輸規定

[5]GB/T191包裝儲運圖示標志

9

國家標準編制說明

《月球與深空探測用同位素溫差電池》

征求意見稿

全國宇航標委會

2023年3月

國家標準編制說明

1工作簡況

1.1任務來源

本標準是國標委發[2022]39號下達的國家標準計劃項目之一，由全國宇航技術及其

應用標準化技術委員會（SAC/TC425）提出并歸口，北京空間飛行器總體設計部牽頭起

草。

計劃號：20221184-T-469。

計劃名稱：月球與深空探測用同位素溫差電池。

計劃周期：2023年1月～2024年4月。

計劃采標程度：無。

1.2制定背景

同位素溫差電源以放射性同位素衰變產生的熱量為能源，通過半導體溫差發電的一

種電源，其特點是同位素衰變周期長，一般在幾十年以上，熱能和電能供給穩定，適合

于太陽能或者其他能源獲取困難的空間探測領域。月球長期科考、遠太陽系深空探測將

是我國航天器的一大發展方向，月球月夜長達14天以上無光照，遠日行星探測或者航行

太陽光逐漸變弱，比如木星離日距離約5AU，太陽強度僅地球附近的1/25，土星離日距離

大于9AU，太陽強度不足地球附近的1/81，天王星（1/330）、海王星（1/880）及更深遠

空間的太陽光照基本可忽略，同位素溫差電源將是目前唯一可獲取的長期供電供熱的產

品，同位素溫差電源將是我國探索浩瀚宇宙、開發地外天體，建設航天強國必不可少的

核心產品，也是引領技術創新，掌握自主核心能力的主要專業產品。而同位素溫差電池

研制規范化一方面全面規范的目標將更能牽引該類型產品向高效實用型快速發展，為航

天器系統設計和同位素電池研制提供有力的指導；另一方面為各類深空探測航天器系統

方案論證提供準則，從頂層上配置和優化系統方案。同時，建立我國同位素溫差電源的

標準，在以后月球和深空探測航天器研制國際合作中，使得我國僅從產品和技術引進和

出口方面，拓展至創新產品空間應用和研制標準體系合作層面。

國內外月球與深空探測中多次采用了同位素溫差電源、同位素熱源類產品，如俄羅

斯在lunar21月球車采用了同位素熱源供熱；美國好奇號火星車采用了同位素溫差電源，

發電108W，為好奇號火星車在火星低光照、低溫環境下提供電能和熱能；美國伽利略木

星探測器采用同位素溫差電池供電；我國嫦娥四號采用同位素溫差電池提供電能，14天

1

月夜中為器上月壤溫度采集器等個別設備工作供電，嫦娥三號、四號中還采用了同位素

熱源為探測器供熱。國際上同位素熱源使用的標準相對成熟，特別是地面操作和使用放

射性同位素產品的標準已經形成體系，我國地面使用同位素產品相關標準有《密封源國

家標準》、《密封放射源一般要求和分級》、《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》、

《放射性物質安全運輸規定》，主要內容是放射源的分類、使用安全規范、檢測要求等。

國際上在聯合國大會通過了關于在外層空間使用核動力源的原則，確定了安全使用的準

則和標準、安全評價、重返時的通知等。同位素溫差電池內部采用同位素熱源，因此同

位素熱源相關標準適應同位素溫差電池。國內外針對同位素溫差電池的標準規范較少，

國內針對空間用同位素溫差電池和同位素熱源的標準基本缺失，不利于同位素溫差電池、

同位素電源產品規范化管理，不利于該類型核心能力產品的高效健康發展。

1.3起草過程

1）成立標準起草組

標準計劃下達后，全國宇航標委會成立標準起草組，由北京飛行器總體設計部牽頭

負責，標準編寫過程中按需補充有關單位和人員。組成及任務分工如下。

起草單位主要包括：北京空間飛行器總體設計部、中國電子科技集團第十八研究所、

中國原子能科學研究院、中國航天標準化研究所。

起草人員主要包括：陳建新、張熇、陳陽、雷英俊、侯旭峰、唐顯、陳向東、馬巨

印、李海飛、泉浩芳、張有為、呂冬翔、秦少鵬、劉自軍、斯東波、王雪、李軒、張寧

康。

任務分工為：前九名人員負責標準內容大綱制定、資料收集分析、技術參數的確定

以及標準條款的編寫等工作。后面所有人主要負責意見收集整理、國內外標準資料搜集、

標準化格式、國內外相關技術與標準資料翻譯研究以及企業生產實踐等工作。

2）20起草階段

2023年3月，起草組在充分調研國內外技術和標準現狀基礎上，形成標準征求意見稿

（一稿）。

2國家標準編制原則、主要內容及其確定依據

2.1標準編制原則

本標準編制原則主要包括：

本標準按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草

2

規則》的規定編寫，緊密結合工程任務實踐，注重標準的科學性、適用性和可操作性。

2.2主要內容及其確定依據

2.2.1標準化對象和適用范圍

本標準的標準化對象是月球與深空探測航天器。

本標準主要適用于月球與深空探測用同位素溫差電池(以下簡稱同位素溫差電池)的設

計、生產、試驗和驗收。

本標準的ICS國際分類號為49.140，CCS國內分類號為CCSV70。

2.2.2標準正文結構

本標準的正文結構為：

1范圍

2規范性引用文件

3術語和定義

4要求

4.1功能要求

4.2產品組成

4.3電性能要求

4.4重量要求

4.5外觀及標識要求

4.6材料要求

4.7機械接口

4.8熱接口

4.9電接口

4.10漏率要求

4.11輻射要求

4.12核防護設計要求

4.13壽命要求

4.14可靠性要求

4.15環境適應性要求

4.16緊急事故適應性要求

4.17測試模擬件要求

3

5質量保證規定

5.1檢驗分類

5.2檢驗條件

5.2.1檢驗環境條件

5.2.2檢驗儀器及設備

5.3鑒定檢驗

5.3.1檢驗的項目、要求和方法

5.3.2需鑒定檢驗的情況

5.3.3鑒定檢驗的數量

5.4交收檢驗

5.5判定規則

5.6包裝檢驗

5.7檢驗方法

5.7.1電性能

5.7.2重量

5.7.3外觀

5.7.4標志

5.7.5材料

5.7.6機械接口

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