地球上只有半吨完美能源氦3,月球却是个大富矿,地月经济圈正在打开

材料从未止步 2023-02-27
1606 字丨阅读本文需 5 分钟

月球是人类第一个接触到的地外星球,也是人类唯一成功登陆过的地外星球。人类也许是宇宙中最幸福的智慧生物了,月球这个超级大宝库为我们准备了数亿年。

月壤虽然不含有机物,无法种菜,我国自嫦娥五号成功从月球采样返回之后,又宣布了一个重大消息,中核集团首次成功获得嫦五月壤中的未来聚变能源资源—氦-3含量及提取参数条件,为我国月球资源评价和开发提供了基础科学数据。

1、月球上资源丰富,遍布矿产

人类开发月球的最大的好处就是月球上的大量氦3,这是一种清洁能源,而且发生核聚变的条件远远低于氢同位素,最妙的地方是氦3产生的能量可以远远大于输入的能量。氦3和氢不同,氢的核聚变反应的是其同位素氘和氚,需要一亿度的高温才能达到聚变条件。需要的输入能量很高不说,光这一亿度的高温都已经是很大的难题了。但是氦3缺简单很多,氦3发生核聚变反应只需要3000万度就够了,虽然还是很困难,但总比一亿度要强得多。

氦3也是清洁能源,自己本身就是惰性气体,生成的碳也是惰性元素。而且氦聚变和氢聚变很大不同在于氦3聚变不会释放中子,只会释放质子,也就是说不会有中子辐射。氦3聚变反应能量非常巨大,二十几吨氦3可供几亿人使用一年。全世界同时使用的能量,如果用氦3聚变来提供,那么一年仅仅需要100吨氦3。而我们知道月球上的氦3含量达到100万吨~500万吨,这些氦3可供人类使用几千年。

2、氦3,这是一个非常理想的核聚变材料

氦-3是一种氦气同位素气体,无色、无味、无臭,一种清洁、安全和高效率的核融合发电燃料。如果我们可以利用氦-3的能量,将可以解决人类面临的能源危机。因为10吨氦-3就能满足我国全国一年所有的能源需求,100吨氦-3就可以够全世界使用一年。这样的能源实在是太完美了,最重要的是它不会污染环境。

纯氦-3融合热核反应只会产生带正电的质子,没有中子产生,这也就意味着使用氦-3作为能源时不会产生无法屏障的辐射,不会给环境带来危害。同时,氦-3聚变释放出的能量也是所有核聚变反应中最大的,非常适合作为未来航天器的动力来源。

而我们所能接触到的氦3,主要来源于太阳风中的高能粒子,不同的是地球由于有磁场和厚厚的大气层,所以将太阳风中的高能粒子都挡在外面了。而月球、水星由于没有磁场和大气层,太阳风中的高能粒子能够直接轰击它的表面,所携带的氦3自然也就留存在它们的土壤中了。根据各国月球探测的结果,月球上的氦3含量估计约100万吨以上,而水星的氦-3资源,预计为月球的9倍左右。当然,以人类目前的航天科技,水星太远,那么月球就是最为理想的氦3开采目标了。

不过,开采月球上的氦3看起来很美好,非常激动人心,但理论和现实还有很远的距离。首先,氦3聚变条件相当苛刻,属于第三代核聚变技术,现在人类连第一代核聚变,也就是氘-氚核聚变都没有完全掌握,距离需要大规模开采氦3还为时尚早。

而如果人类掌握了第三代核聚变技术,需要大规模开采氦3时,太阳系内的星际旅行已经成为家常便饭,到时候可以去氦3资源更丰富的水星,或者直接吸取太阳的能量,为何还要盯着月球不放?另外,掌握第三代核聚变技术之后,直接等氚衰变就行,而氚本身用锂在中子轰击下制取,也可以获得氦3,也比去月球上开采方便多了。

其次,由于月球上的氦3是太阳风中的高能粒子直接轰击月壤而留存下来的,这意味在月球上开采氦3,需要大量刮取月壤的表面,根据印度航天专家的测算,月壤表层的氦3浓度大约为2-15PPB,也就是2/1,000,000,000到15/1,000,000,000,一堆零的背后,代表着非常稀少,也就是需要刮取数十吨月壤,才能提取几十克氦3,耗费如此巨大的成本,获得的只是“鸡肋”,如何能够实现利润,让地月经济圈有利可图?

如此看来,怪不得有观点质疑去月球采集氦3的说法,只是各国航天界为人类持续探月和登月而“编造”出来的理由。不过,月球上可不只有氦3,通过分析嫦娥五号取回的月壤样品,我国科学家还发现了其他4种月球上独有,或者在地球上分布非常稀有的矿物,比如钛矿,通过嫦娥五号带回来的标本,科学家们预计整个月球上的钛矿储量超过100万亿吨,而钛在地球上的储量只有20亿吨。除此之外,月球上还有其他100多种金属矿产资源,只要能够抵消开采和运输的巨大成本,还是大有可为的。

文章来源: 浅醉苏生KS,璀璨科学,航天快乐水

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