和地球一样,月球也在太阳系的宜居带。但与生机勃勃的地球形成鲜明对比的是,月球是死气沉沉的,表面几乎没有大气,到处都是环形山。月球表面直接暴露在危险的宇宙环境中,是液态水和
和地球一样,月球也在太阳系的宜居带。但与生机勃勃的地球形成鲜明对比的是,月球是死气沉沉的,表面几乎没有大气,到处都是环形山。月球表面直接暴露在危险的宇宙环境中,是液态水和生命的禁区。
尽管如此,月球仍然吸引着人类去探索,因为这里不仅有地球起源之谜的答案,还有未来人类急需的稀有宝藏:氦-3。这种东西在地球上非常罕见,但在月球表面却广泛分布。氦-3的价值估计高达每吨30亿美元,许多国家都对这种东西虎视眈眈。那么,氦-3的重要作用是什么呢?
2020年,中国的嫦娥五号成功登陆月球表面,在那里挖出了1.731千克的月球岩石和土壤。最后,嫦娥五号带着这些月球样品成功返回地球。这次月球取样任务引起了全世界科学家的关注。这是近半个世纪以来,人类第二次向月球发送探测器进行采样。
今年7月,嫦娥五号样品进行了第一轮分发,中国有13个科研机构率先接收了月球样品,其中包括核工业北京地质研究院。该研究所主要研究铀矿地质。这一次,它得到了50毫克的月球样本。目标是从月球土壤中找到并提取氦-3。
氦-3的巨大前景是可以作为可控核聚变的燃料。目前科学家正在研究的受控核聚变所使用的核燃料是氘(氢-2)和氚(氢-3)。氘氚核聚变反应与目前核电站的重核裂变反应相比,具有辐射少、能量高的优点。
虽然氘氚的受控核聚变是未来的清洁能源,但这种反应仍然会释放出非常快的中子,可以达到光速的六分之一。这些快速中子携带着巨大的动能,不仅非常难以控制,还会带走核反应的能量,造成巨大的能量损失。
如果用氦-3作为核聚变燃料,这种核反应不会产生中子,其产物氦-4和质子可以进行无害化处理。而且氦-3的核聚变反应,因为不会释放快中子,不会造成能量损失,所以能量效率最高。
根据计算,100千克氦-3可以产生足够一个10亿瓦的发电厂使用一年的能量。只要消耗100吨氦-3核燃料,就够全世界人类一年的用电量了。因此,氦-3可以显著降低人类对化石燃料的依赖,有效减少温室气体排放,大幅提高人类生产力,使人类更早进入I型文明(星际文明)。
虽然氦-3是核聚变的完美燃料,但在地球上极其罕见。相比之下,月球上有巨大的氦-3储量,110万吨氦-3储存在月球表面几米深的地方。那么,月球上丰富的氦-3从何而来?
氦-3来自太阳风。由于月球没有大气层,携带氦-3的太阳风轰击月球表面。经过45亿年的积累,月球表面已经储存了大量的氦-3。然而,由于地球大气层的存在,来自太阳风的氦-3无法来到地球。
如果月球上的这些氦-3能为人类所用,我们将能有效解决能源危机,人类文明必将更上一层楼。不过可能有人会担心月球上氦-3不够,撑不了多少年。
事实上,太阳系的其他行星也富含氦-3,比如水星,它没有大气层,靠近太阳,遭受氦-3更强烈的轰击。它的氦-3储量估计是月球的9倍。此外,木星、土星等气体巨星也富含氦-3。
考虑到氦-3的巨大应用前景,许多国家已经在计划在月球开采氦-3。如果能率先掌握氦-3提取技术,就能率先开采氦-3。可以预见的是,人类将在月球上建立基地,从月球土壤中提取氦-3,同时获得大量的氢和氧,可以运回地球。正因为如此,中国希望开发从带回的月球土壤中提取氦-3的技术。
根据计划,中国还将发射嫦娥六号和嫦娥八号等探测器,对月球的不同部分进行采样和返回。大约在20世纪30年代,中国将能够执行载人登月任务。之后,中国将在月球上建立基地,甚至是永久性的载人月球基地。