原子力電池
NASAの火星探査機はかつては太陽電池を搭載していたが、長期間運用していると砂ぼこりの付着によって発電量が低下し動かなくなってしまうことがあったため、2011年に打ち合げられたキュリオシティ以降は原子力電池を搭載している。
2011年に打ち上げられた木星探査機ジュノーは、木星以遠を目指す探査機として初めて原子力電池を使用せず、代わりに大型の太陽電池を搭載した。その後打ち上げられたルーシーやJUICEも軒並み太陽電池を備えている。他に計画されている木星圏探査機OKEANOSも同様で、詳細は各項目を参照。
原子力電池は寿命が長いため、打ち上げから40年以上経つボイジャー1号とボイジャー2号は太陽圏の外へと向かっている現在もなお星間空間の探査・観測ミッションを続行している(パイオニア10号は2003年に、パイオニア11号は1995年に通信途絶)。
他に原子力電池を搭載した衛星は、火星探査機バイキング1号ランダーとバイキング2号ランダー、マーズ・サイエンス・ラボラトリーがある。月探査を行ったアポロ12号からアポロ17号の月着陸船には、月面に設置してきたアポロ月面実験パッケージ (ALSEP)用の電源としてRTGが搭載されていた。
実験的にプルトニウム238を用いた原子力電池はその長寿命を生かして一時期埋め込み型心臓ペースメーカーの電源として利用された。この用途には現在、リチウム電池が用いられている。また、体内埋め込み利用を念頭に、ニッケル63をエネルギー源としMEMS技術を利用した新世代のマイクロ原子力電池の開発が行われている。ただし、プルトニウムを民需用に使うことに対しては技術的・政治的制約があり、現実的な実用化の目処はついていない。いずれの方式でも、仮に体内埋め込み後に破損した場合には内部被曝の危険、重金属による中毒の危険なども考えられる。
2018年12月14日、ロシアのTVELにおいて(低電力の用途に適し寿命が50年のコンパクトな新型原子力電池)「ベータボルタ電池」が発表される。「ベータボルタ電池」による人工放射性同位元素の自然崩壊で生じる放射線を電気へ変換する直接発電は「ベータボルタイック」と呼ばれており、(人体に有害なガンマ線ではなくベータ線を発するので)漏洩する放射線は「シンプルなプラスチック包装」でシャットアウトできる。
原子力電池は、半減期の長い放射性元素の原子核崩壊の際に発する熱などを利用し、熱電変換素子などにより、その熱を電力に変換する物理電池である。長い半減期をもつ同位体を用いることで寿命の長い電源が得られる。長寿命を活かして宇宙探査機の電源として搭載される。1960年代には心臓ペースメーカーの電源としても利用された。
生物への影響がほとんど懸念されず、少量の燃料で超長期間動作する原子力電池は、人工衛星に1960年代から使用されてきた。しかし打ち上げ時のトラブルによって放射性物質が周囲に拡散されるリスクがある。現在ではソーラーパネルの性能が向上したために地球軌道周辺では太陽電池を使うのが一般的であるが、惑星間探査機などでは引き続き採用されている。
宇宙探査機については小惑星帯までは太陽光放射量も十分なため、小惑星帯よりも内側でのみ活動する探査機の電源には太陽電池が使われてきた。一方で、それよりも外側で活動する探査機の場合は、太陽からの光が弱い上に目標到達に長い時間がかかるので、原子力電池が優先的に採用されてきた。しかし太陽電池の性能向上により、木星軌道程度であれば原子力電池を太陽電池に置き換えることも可能となっている。
原子力電池はパイオニア10号・11号とボイジャー1号・2号の他、木星探査機ガリレオや土星探査機カッシーニなどに使われた。2006年1月に打ち上げられたNASAの冥王星探査機ニュー・ホライズンズにも原子力電池が搭載されている。これらの外惑星探査機だけでなく、太陽探査機のユリシーズも太陽の極軌道(地球などの公転面に対して垂直に近い軌道)に投入するためには木星を利用したスイングバイを行う必要があったため、木星付近での活動に支障が無いように、また太陽接近のための超高温による影響を回避するため原子力電池を搭載した。