來源:中國能源報
▲嫦娥5號探測器月球模擬圖,圖片來源人民日報
我國首艘月球採樣飛船,嫦娥5號探測器於2020年12月2日在月球預選著陸區成功著陸,採集月球表面土壤2公斤。12月6日5時42分,嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接,並於6時12分將樣品容器安全轉移至返回器中,這是我國首次實現月球軌道交會對接。2020年12月6日13時,嫦娥五號軌道器和返回器組合體與上升器成功分離,進入環月等待階段,準備擇機返回地球。那麼大老遠,折騰些月壤回來有什麼用呢?今天我們從能源的角度來解讀一下。
月壤中富含氦-3,目前已探明儲量約為100萬噸。氦-3是一種清潔、安全、高效的核聚變燃料。如果能解決應用問題,便有可能引發一場能源革命。
氦-3的「大本事」是由其自身的特性決定的。它是一種氦氣的同位素氣體,產生於太陽風,後被月球捕獲,吸附在月球的土壤中。經過45億年的積累,如今月球的土壤中富含氦-3,約為一百萬噸到五百萬噸。它無色、無味、穩定,是目前被世界公認的高效、清潔、安全、廉價的核聚變發電燃料。
氦-3燃燒可以產生巨大的能量。根據中國網新聞中心數據顯示,每燃燒1千克氦-3便可產生19兆瓦的能量,可為一座城市提供6年的照明。而且氦-3和傳統的核燃料相比,更加安全。由於它的熱核反應堆中沒有中子,所以使用氦-3做為能源時不會產生輻射。
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中國科學院院士、中國繞月探測工程首席科學家歐陽自遠,圖片來源中國科學院官網
中國科學院院士、中國繞月探測工程首席科學家歐陽自遠在接受新華社記者採訪時表示,月球表面土壤中富含大量氦-3,初步估計有上百萬噸。目前科學家正在研究如何利用氘-氦-3參與的核聚變發電,向人類提供能源。8噸的氦-3便可解決我國一年的能源供應總量。
當前大規模利用月球上的氦-3資源,還面臨著提純和運輸這兩大關鍵問題。
1.目前缺乏大規模提純氦-3的技術
大規模地提純月壤中的氦-3並不容易。首先需要將月球土壤加熱到700攝氏度以上,而由於月球上沒有氧氣,不容易用燃燒的方式進行提純,因此要想獲得足夠的能量提純氦-3,需要研發提純新技術。
2.從月球運輸氦-3到地球的成本過於高昂
從月球運輸氦-3到地球成本過於高昂。地月之間距離380萬千米,如此遙遠的距離,運輸氦-3並不容易。當前太空運輸的主要方法為太空梭,而太空梭往返一次則需要4-5億美金,如此高昂的成本遠超氦-3本身的價值,利用成本過於高昂。
(文丨本報見習記者 李澤民,部分內容綜合自人民日報、中國網等)