嫦娥五號將帶回稀有物質,100噸夠全球用一年,多國要去月球開採

2020-12-05 火星科普

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目前,我國的嫦娥五號已經帶著2公斤月球土壤飛離月球,進入環繞月球飛行的預定軌道。待到合適的時間窗口,它將啟程返回地球,為我們帶回極為珍貴的月壤。

嫦娥五號挖到的土並不是一般的土,這引起了很多科學家的極大興趣。此前,美國宇航局(NASA)的阿波羅載人登月任務帶回的月巖都十分古老,年齡普遍達到了31.6億年。而嫦娥五號登陸了一個比較年輕的月表區域,在那裡可以挖到大約12億年前的月壤,填補月球時間空白,這能讓科學家進一步揭開月球的演化之謎。

更為重要的是,嫦娥五號帶回的月壤中還蘊藏著一種極為稀有的能源物質——氦-3。未來,氦-3很有希望解決能源危機問題,推動人類文明又一次突破性發展。正是出於這個原因之一,多個國家正對月球虎視眈眈,摩拳擦掌,準備前去月球開採,並建造永久性的月球基地。

那麼,氦-3究竟是什麼東西呢?為什麼氦-3蘊含著巨大的能量呢?

氦-3是氦的一種同位素,它的原子核比最為穩定的氦-4少了一個中子,只包含一個中子和兩個質子。氦-3的最重大潛在價值是用作可控核聚變的燃料,可以說是一種完美的能源物質。

目前,科學家正在研究的可控核聚變主要基於氫的兩種同位素——氘(H-2)和氚(H-3)。不過,氘和氚的核聚變反應會產生中子,雖然它們可以在很大程度上被處理掉,但這種核聚變反應仍然不是百分之百清潔的。

相比之下,氘、氚與氦-3或者氦-3與氦-3的核聚變反應沒有中子輻照問題,只會產生質子。由於質子帶正電荷,它們能夠通過外加電場進行無害化處理。不僅如此,氦-3的核聚變反應還會產生更多的能量。據估計,僅100噸的氦-3發生核聚變,所產生的能量就夠全球使用一年。

傳統的可控核聚變最終還是利用核反應釋放出的能量來加熱水,由此產生高壓水蒸氣,推動渦輪機進行發電。而氦-3的核聚變不需要燒水發電,可以通過像燃料電池的方式來直接發電,這種應用將是前途無量。人類不但能解決能源危機問題,而且還能真正飛向星辰大海。

雖然氦-3的應用前景巨大,但它們在地球上十分稀有,這與氦-3的形成方式有關。太陽風中存在氘和氚,當它們轟擊行星的表面時將會產生氦-3。如果天體存在一個強大的磁場和濃厚的大氣,太陽風難以到達表面,氦-3也就很難產生。

月球幾乎沒有磁場和大氣,它的表面長期遭受太陽風的正面襲擊,所以月表積累了豐富的氦-3,可開採的儲量估計可達100萬噸,遠超地球的幾百公斤。也就是說,月球上的氦-3儲量足夠讓人類用上1萬年。從月壤中提取出氦-3的同時,還能獲得大量的氫、氦和碳等有用的資源。

除了月球之外,其他天體上還有更加豐富的氦-3。由於水星沒有大氣,磁場很弱,並且要比月球更加靠近太陽,體積更大,所以水星上的氦-3儲量非常豐富,估計可達900萬噸。另外,NASA的伽利略號木星探測器在1995年發回的數據表明,木星的大氣中也存在豐富的氦-3。

考慮到月球上的氦-3,以及月球作為深空探測的跳板,多個國家打算在月球上建造基地。此前,俄羅斯邀請中國一同建立月球基地,美國聯合另外七個國家開展新的探月任務,NASA計劃於2024年把人類再次送上月球。

由此可見,嫦娥五號任務對我國的探月乃至深空探測意義重大。月球或將迎來人類激烈的競爭,我們不能再錯過眼下的「大航天時代」。

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  • 嫦娥五號為何要去月球「挖土」?此次月球之旅有哪些精彩看點?
    嫦娥五號計劃實現自動採集月壤再返回地球,是我國航天領域迄今最複雜、難度最大的任務之一。嫦娥五號為何要去月球「挖土」?此次月球之旅有哪些精彩看點?月球上的「土」是怎樣的?幾乎整個月球表面都覆蓋著一層細粉狀的風化物質——月壤。科學家根據阿波羅登月任務採集的月球樣品進行了分類,其中直徑大於1釐米的顆粒,被當作巖石樣品來進行研究,稱為月巖;直徑小於1 釐米的顆粒,被當作土壤樣品對待,按習慣也稱為月壤,即狹義上的月壤。其中,顆粒直徑小於1毫米的部分,是月壤中的主要組成部分,在大部分月壤樣品中佔總重量的90%以上。
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  • 嫦娥五號要去月球「挖土」,美國為何著急分享月球「土特產」?
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  • 嫦娥五號從月球帶回的2kg土壤中,可能含有氦3這種能源
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  • 嫦娥五號成功登月「挖土」將帶回地球
    嫦娥五號探測器自動採樣任務採用表鑽結合、多點採樣的方式,設計了鑽具鑽取和機械臂表取兩種「挖土」模式。按照任務計劃,嫦娥五號將獲取2公斤左右的月球表面樣品帶回地球。若成功將月球表面樣品帶回地球,對人類而言有多重要?這將是近半個世紀以來,人類首次將月球表面樣品帶回地球。
  • 嫦娥五號成功登月「挖土」 將帶回地球
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  • 中國嫦娥五號出徵月球「挖礦」並帶回地球
    按照計劃中國於2020年11月24凌晨在海南文昌航空航天發射中心將發射嫦娥五號探測器,在嫦娥一號到四號的任務裡,我國完成了對月球的環繞探測月面著路和釋放月兔月球車任務。
  • 長徵五號重800多噸 嫦娥五號重8噸 為什麼只挖2公斤月壤呢?
    這不,就有網友質疑:去一次月球那麼難,為什麼長徵五號起飛重量達800多噸,嫦娥五號重量達8噸,卻只挖兩公斤月壤呢?怎麼不多挖點?引言從1969年到1972年,美國六次阿波羅計劃,共從月球表面上帶回了總重量約為381.7公斤的月球巖石和其它沙塵等樣本。
  • 時隔44年,嫦娥五號將為人類再次帶回月球樣品
    「繞、落、回」三部曲的第三階段目標,也意味著人類時隔44年將再次從月球帶回巖石和土壤樣品——上一次月球採樣返回任務,還是1976年蘇聯的月球24號。嫦娥五號怎麼東西這麼多啊,居然有…四件套?,嫦娥五號相比於之前的幾個嫦娥任務確實特別複雜,因為採樣返回任務要做的事兒真的特別多。
  • 嫦娥五號月球「挖土」完成,中國首次去月球挖土有哪些重大意義?
    事實上,嫦娥五號將帶回的「土」,具有更高的天然放射性元素濃度,能幫助科學家研究月球地質演化歷史、了解太陽活動,也將為人類開採月球資源鋪平道路。為了去月球「挖土」,主要航天國家都很拼。國家航天局探月與航天工程中心副主任、嫦娥五號任務新聞發言人裴照宇表示,嫦娥五號任務是我國探月工程「繞、落、回」三步走中「回」這一步的主任務,要實現月球表面採樣返回。這次嫦娥五號的任務是帶回約2千克月壤。
  • 「嫦娥五號」—月球採樣返回倒計時
    ——「落」,實現在月球上軟著陸及月球車探測月球(嫦娥三號/玉兔號、四號/玉兔二號);第三步——「回」,發射能返回地球的落月探測器,將月球樣品帶回地球。中國首次月球探測工程全月球影像圖嫦娥二號(由嫦娥一號備份星進行技術改進)於2010年10月1日成功發射,運載火箭直接將衛星發射至地月轉移軌道,6日正式進入月面上空100千米工作軌道,28 日擇機變軌,離月面最近時僅15千米,對月面物體的影像解析度優於1.5米。
  • 嫦娥五號為中國帶回月球第一抔「土」,其意義何在?
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    嫦娥五號的此次任務是去月球上帶回月球的土壤樣本回地球,以供科學家研究。對的,嫦娥五號它將採集回大概2千克左右的月球土壤樣本,而在此之前,人類發射的無人月球探測器最多單次帶回的月球土壤也就100克左右。我國的嫦娥五號這次將帶回二十倍重量的樣本,也就是2千克。
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    為何嫦娥五號任務此次選擇了兩種採樣方式「挖土」?有人採樣和無人「挖土」有哪些差異?中國首次去月球「挖土」又有哪些重大意義呢?為何選擇兩種「挖土」模式據國家航天局介紹,嫦娥五號探測器自動採樣任務採用表鑽結合,多點採樣的方式,設計了鑽具鑽取和機械臂表取兩種「挖土」模式。