书城科普读物宇宙到底有多重
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第9章 月球氦3资源量

2007年11月,中国发射了首颗月球观测卫星“嫦娥1号”,它的任务之一是对月球表面14种有开发利用和研究价值的元素含量与分布进行探测。日本也在2007年发射了首颗同类型的探月卫星“月亮女神”,印度宣称将在2008年发射类似的探月卫星。美国、俄罗斯和欧洲航天局也高调地公布了自己的探月计划。

为什么世界各国对探测月球如此热衷呢?

原因之一就是月球拥有极为丰富的矿产资源。根据科学家对月球岩石和土壤的研究分析,月球不仅含有地球上的全部元素和几十种矿物,甚至还有地球上没有的6种矿物。月球的稀有金属资源量比地球还多,其中铀的资源量约50亿吨。

最令科学家们惊喜的是月球土壤中含有丰富的氦3.氦3是氦的同位素,其原子核中含有两个质子和一个中子,可以和氢的同位素氚发生热核聚变反应,所释放出的能量可用来发电。在这一过程中产生的中子很少,所以放射性小,反应过程易于控制,既环保又安全。

氦3主要来源于太阳内部核聚变,随着太阳风飘落至周围的行星。由于地球周围覆盖着厚厚的大气层,阻隔了太阳风,氦3难以直接抵达地球表面,所以地球上的氦3天然储量非常低,总共不超过数吨。

月球几乎没有大气,太阳风可直接抵达月球,所以月球上的氦3储量非常可观。科学家通过月球土壤样品估算,月球上氦3的储量至少有5亿吨。如果采用氚与氦3核聚变发电作为替代能源,全中国每年只需10多吨氦3、全世界只需100多吨,就能满足所有的能源需求。也就是说,月球上的氦3足以供人类使用上万年。

据估算,只要在10~15km3范围内挖掘深度为3m的月壤,即可获得约1吨氦3.以目前全球电价和空间运输成本算,1吨氦3的价值约为300亿元人民币,用专门的飞船从月球运回1吨氦3的总费用约为3亿元,表明开发月球氦3有利可图。而且随着航天技术发展,空间运输成本肯定将大大下降。预计到2050年前后,即可实现利用氦3进行商业性核聚变发电。

开发利用月壤中的氦3将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一,能够满足地球人类社会长期稳定、安全清洁和廉价的能源需求。

目前,美国已宣布在2018年之前将宇航员再度送上月球,最终在月球上建立一个由生活区、发电厂、化工厂、采矿和储运等设施组成的常驻基地,利用月球资源生产饮用水、燃料和其他必需日用品,用月球挖土机开采出氦3并将其运回地球。俄罗斯和欧洲航天局也提出了类似的建立月球基地、开发月球氦3计划。