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嫦娥五号将带回稀有物质,100吨够全球用一年,多国要去月球开采

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目前,我国的嫦娥五号已经带着2公斤月球土壤飞离月球,进入环绕月球飞行的预定轨道。待到合适的时间窗口,它将启程返回地球,为我们带回极为珍贵的月壤。

嫦娥五号挖到的土并不是一般的土,这引起了很多科学家的极大兴趣。此前,美国宇航局(NASA)的阿波罗载人登月任务带回的月岩都十分古老,年龄普遍达到了31.6亿年。而嫦娥五号登陆了一个比较年轻的月表区域,在那里可以挖到大约12亿年前的月壤,填补月球时间空白,这能让科学家进一步揭开月球的演化之谜。

更为重要的是,嫦娥五号带回的月壤中还蕴藏着一种极为稀有的能源物质——氦-3。未来,氦-3很有希望解决能源危机问题,推动人类文明又一次突破性发展。正是出于这个原因之一,多个国家正对月球虎视眈眈,摩拳擦掌,准备前去月球开采,并建造永久性的月球基地。

那么,氦-3究竟是什么东西呢?为什么氦-3蕴含着巨大的能量呢?

氦-3是氦的一种同位素,它的原子核比最为稳定的氦-4少了一个中子,只包含一个中子和两个质子。氦-3的最重大潜在价值是用作可控核聚变的燃料,可以说是一种完美的能源物质。

目前,科学家正在研究的可控核聚变主要基于氢的两种同位素——氘(H-2)和氚(H-3)。不过,氘和氚的核聚变反应会产生中子,虽然它们可以在很大程度上被处理掉,但这种核聚变反应仍然不是百分之百清洁的。

相比之下,氘、氚与氦-3或者氦-3与氦-3的核聚变反应没有中子辐照问题,只会产生质子。由于质子带正电荷,它们能够通过外加电场进行无害化处理。不仅如此,氦-3的核聚变反应还会产生更多的能量。据估计,仅100吨的氦-3发生核聚变,所产生的能量就够全球使用一年。

传统的可控核聚变最终还是利用核反应释放出的能量来加热水,由此产生高压水蒸气,推动涡轮机进行发电。而氦-3的核聚变不需要烧水发电,可以通过像燃料电池的方式来直接发电,这种应用将是前途无量。人类不但能解决能源危机问题,而且还能真正飞向星辰大海。

虽然氦-3的应用前景巨大,但它们在地球上十分稀有,这与氦-3的形成方式有关。太阳风中存在氘和氚,当它们轰击行星的表面时将会产生氦-3。如果天体存在一个强大的磁场和浓厚的大气,太阳风难以到达表面,氦-3也就很难产生。

月球几乎没有磁场和大气,它的表面长期遭受太阳风的正面袭击,所以月表积累了丰富的氦-3,可开采的储量估计可达100万吨,远超地球的几百公斤。也就是说,月球上的氦-3储量足够让人类用上1万年。从月壤中提取出氦-3的同时,还能获得大量的氢、氦和碳等有用的资源。

除了月球之外,其他天体上还有更加丰富的氦-3。由于水星没有大气,磁场很弱,并且要比月球更加靠近太阳,体积更大,所以水星上的氦-3储量非常丰富,估计可达900万吨。另外,NASA的伽利略号木星探测器在1995年发回的数据表明,木星的大气中也存在丰富的氦-3。

考虑到月球上的氦-3,以及月球作为深空探测的跳板,多个国家打算在月球上建造基地。此前,俄罗斯邀请中国一同建立月球基地,美国联合另外七个国家开展新的探月任务,NASA计划于2024年把人类再次送上月球。

由此可见,嫦娥五号任务对我国的探月乃至深空探测意义重大。月球或将迎来人类激烈的竞争,我们不能再错过眼下的“大航天时代”。

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