1噸相當1500萬噸石油能量,月球氦-3開採要等幾十年?中國超前?

2020-12-11 冷眼科學

本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽地球是一個資源豐富的星球,但是並不是地球所有的物質都是人類可以長期使用的,有利的資源大多數都會變得越來越少,而隨著人類科學技術的發展,越來越多的物質逐步需要補充,甚至需要更加稀缺的資源來機械能發展,所以這個時候大家都將目光集中到了「地球之外」的天體上,其中月球就是我們人類首要佔據的星球。

而從人類發展至今,月球也只有三個國家能夠上去,分別為俄羅斯,美國,中國。雖然在以色列、印度等國都進行過月球登陸,但是最終都是以失敗而告終了。所以說全球有能力登陸月球的第四個國家暫時還未出現,這個可能還需要繼續等待。

不過在3月,印度也再次宣布了月球探測器「月船三號」的計劃,在時間上來說又推遲了。根據科學報告指出,最初印度空間組織表示,原計劃是定於2020年下半年發射升空,但是如今成為了2021年上半年,所以推遲了,當然我們也期待印度的精彩表現,推遲時間來追求更加穩定的月球著陸並且探索成果。

為何大家都期待登月?

對於月球來說,確實如今存在很多疑問在裡面,我們登陸月球可能最期待的就是建立「月球」基地,因為人類在月球基地建立之後,還將前往火星,這個是世界不少科學家們提出的「火星殖民」計劃,最終能否實現我們先不管,畢竟火星也不是一個很好的居住點,從如今的環境來看,根本就不適合,先來看看月球的情況。

月球其實最為重要的還有一個「競爭品」在裡面,那就是月球的資源問題。隨著人類的發展,地球資源變得是越來越緊張,同時世界各國也在競爭之中,所以說開發地外星球就是其中的一個,而月球上最為重要的資源就是「氦-3」。該物質在地球上存儲極其少,並且完全不具備開發的價值。

月球上有多少氦-3?根據科學家的預估,月球上的氦-3儲量則可滿足地球5000年的能源需求,所以這也是科學家對月球興趣增加的原因之一。同時科學家們通過數據測算,那就是1噸氦-3進行熱核聚變釋放的能量相當於1500萬噸石油燃燒釋放的能量。這不?這就是一筆巨大的財富了。

氦-3到底是什麼?其實該物質就是一種氣體,但是在我國嫦娥號的探索任務之中,「探測月壤特性,研究月表年齡和演化,以及估算月壤中氦-3的分布和資源量」就成為了其中的一部分。其中月壤被認為是氦-3和氫的最重要載體,所以說人類就希望通過月球土壤的採集來進行加工處理,然後來提出氦-3,但是對於氦-3的提取是一個極其複雜的過程。

人們首先需要將月球土壤加熱到700攝氏度以上,才可以從中提取到氦-3,所以一般情況是達不到的。更何況,人類如今還沒有辦法進行對月球含有氦-3的土壤進行採集到地球上,這才是最為關鍵的。

那我們能夠實現對氦-3的運用嗎?

根據莫斯科物理技術學院專家亞歷山大羅金表示,很遺憾,目前該領域沒有任何商業價值,因為世界上沒有熱核聚變技術。也就是說我們人類就算是能夠開採月球的資源,並且也沒有辦法利用,他認為如今的狀態可能就是「空談」吧,確實人類如今對月球的探索能力也有限,只能等月球上建起城市、有加工廠之後才能夠做這些才行。

很明顯專家給我們指出了要點,人類在未來幾十年內無法實現對月球資源的利用,如果說可行的話,幾十年內最多只能在研究裝置上實現使氦-3熱核聚變的產能反應。同時需要100-150年內開發氦-3能源的前景很好,但30-50年內開發氦-3能源基本不可能

這就是一個明確的指標了,確實對於氦-3來說,人類如今就是期待能夠將其開發並利用,但是從月球探索的情況來看,每個國家都是獨立進行,所以這更加的增強了未來對氦-3的開發難度,但是話說回來,沒有任何的道理應該合作起來,因為氦-3是真正的一筆財富。

同時根據日本《外交學者》網站指出,許多國家都在悄悄地尋找氦-3材料,得到這種無放射性沉降物的材料將成為「世界新的霸主」,而中國在這場競爭中,獲得了勝利,也就是超前了,所以說他們認為擁有「氦-3」就相當於可能成為世界新的霸主,這可能也是競爭的關係之一吧。

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  • 未來誰有權利開採月球?為啥可控核聚變一定要用月球上的氦-3?
    或者,我們可以把月球上的燃料運送到近地軌道的燃料庫,讓火箭停靠在離地球更近的地方補充燃料。不管怎樣,這都意味著更有效地利用燃料和能源,這將為宇宙飛船進入深空提供一個跳板,降低太空探索的成本。氦3可作為能源,那為啥一定要用氦-3呢?
  • 開採月球上的氦3,對實現可控核聚變有何意義?
    從人類近幾十年向月球發射的眾多探測器作回的資料來看,月球上擁有豐富的資源,其中包括大量的水冰、鐵、鈦、鉀、鉻、鎳等金屬礦床以及稀土、磷礦、矽等,除了這些地球上常見的礦產資源以外,月球上還擁有著地球上非常稀有的氦-3。
  • 氦-3被稱為完美能源,為何月球有100萬噸以上,地球卻只有0.5噸?
    這是因為中子不帶電,穿透力又超強,它們會將核聚變產生的能量大量帶走,而且當中子接觸到其他物質後,又會製造出各种放射性物質,使得核聚變反應很難控制並且相當危險。而氦-3和氦-3的核聚變在產生巨大能量的同時,又完全不會產生中子輻射,因此氦-3被稱為完美能源,成為了未來可控核聚變最理想的燃料。
  • 月球上的氦3能夠為人類提供1萬年的能源,為什麼現在不去開採?
    氦3來源於太陽,太陽風帶著氦3向四周擴散。月球由於沒有大氣所以成為很好的氦3「收集器」,在月球誕生的45億多年的時間裡不停的收集著氦3。所以,月球表面存在著大量的氦3,估計儲量有100萬噸。按目前的世界能源需求,100噸氦3就能滿足全球的能源所需。按這種算法,足夠人類使用1萬年。
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  • 有了月球的氦-3,就能敞開用電,不怕拉閘限電了?
    全球核電站每年會產生約1.2萬噸核廢料,替換下來的核廢料依然有放射性,不能隨便丟棄,加工處理它既費錢又費時費力,於是成為全球的安全隱患。因此,核電屬於低碳能源,但並不是清潔能源。太陽的中心壓力超過3000億個大氣壓和1500萬℃的高溫,在如此強大的溫度和壓力下,氫原子核很容易被擠壓在一起變成氦原子核,在這個過程中,它會釋放出更多的能量,這就是核聚變。
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    主要是由於地球大氣層和磁場,阻礙了太陽輻射中的氦-3原子到達地球。氦-3是最理想的核聚變清潔能源,不僅釋放能量很高,而且聚變過程沒有中子放出(3He+3He→4He+2(1H),ΔE=12.860MeV),一旦人類商用可控核聚變實現,那麼氦-3將是人類最重要的能源之一。
  • 月球上氦-3發電能夠供人類用幾萬年,可為什麼沒有人去採集呢?
    那麼氦-3在發電方面的優勢有多大呢?對照比較一下就能發現,我國每年的發電都需要耗費大量的資源能源,其中消耗的能源相當於近50億噸標準煤,然而如果用氦-3聚變能的話,只需要20噸就夠了,即便是全世界每年的發電量,使用100噸氦-3也足夠了,所以氦-3發電的優勢非常明顯,它也被科學家們稱為"完美能源"。
  • 嫦娥五號去月球挖氦3,美國40年前阿波羅登月,花了多少資金?
    據了解嫦娥五號探測器總重量為8.2噸,它在登陸月球後計劃挖土2kg,要知道,前蘇聯三次發出的探測器,一共才取回了326g月球土壤。所以,當中國公布登陸月球「挖土」的計劃後,美國NASA就積極發出推文:希望中國可以向美國和世界分享月球土壤和數據。
  • 研究發現,月球上還有比氦3更重要的東西,它將改變未來太空探索
    經過了我國嫦娥五號的採樣返回任務,我們已經了解到了為什麼我們要大力的發展航天科技,為什麼要去往月球?因為月球上有我們未來想要的東西,它就是氦-3,這是氦元素的一種同位素,比氦元素少了一個中子,沒有放射性,它可以取代氘、氚這兩種元素,使得人類更好、更容易、更安全的實現核聚變反應。
  • 嫦娥5號登月採集氦-3,即將引發下一場能源革命?
    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。
  • 如果說月球是地球的一部分,月球有大量的氦3,地球為什麼沒有?
    月球撞擊說認為月球曾是地球的一部分,是地球被一顆火星大小的行星衝擊產生的碎片形成,不過此假說還沒最終確定。月球和地球氦-3含量的差別,是磁場和大氣的差別。說起這個問題要先說一下太陽,太陽核心進行著劇烈的核聚變,形成新物質的(氦)的同時不斷向外噴發能量,因此導致部分帶電粒子脫離太陽,能夠吹拂太陽周圍100多天文單位的範圍。太陽由於核聚變活動,氫聚變變成氦,其中一部分氦就是氦的同位素氦-3。