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

2020-12-23 李論科學

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

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。

可控核聚變反應的和平應用是人類未來解決能源問題的唯一途徑,因此月球上的氦3未來將成為人類爭奪的戰略資源。

根據初步估計月球上的氦3分布總量大約在120萬噸,但是100噸的氦3就能解決全球一年的能源供應,也就是說月球上的氦3可以讓人類10000年不用操心能源問題。

這是一個非常大的誘惑,如果我們現在落後,未來肯定會受制於人。

雖然月球本身不屬於任何國家,是全人類共有的,也沒有任何國家有權利說月球上的哪塊地是屬於他們的;

但是它上面的資源確是先到先得,所以這就是我們為什麼要去月球的原因。

除了氦3以外,在月球上還有很多可以應用在電子工業的稀土元素,這些都是未來月球資源開採的重點。

那麼除了氦3和稀土元素以外呢?還有什麼?

水!這種東西在地球上不值錢,但是除了地球以外,比任何東西都要金貴。因為水不僅代表著生命,它更是一種能源。

以往我們在其他星球上發現水存在的證據都是異常的興奮,例如火星上的河道、季節斜坡線、長期陰影區的水冰;還有木衛二、土衛二冰層下的海洋等等;

這些水的存在,讓我們認為這裡可能存在地外生命。但是我們同樣也在月球上發現了水冰的存在,它被大量的保存在了月球南極、以及隕石坑陰影區。

不過在月球上發現水,並不是因為它可能有生命而讓我們感到興奮,而是月球上的水可以讓我們在太空中製造火箭燃料,可以讓我們在月球上建立的基地有水資源的保障。

在月球上建立實驗站、基地是人類未來探索月球的最終目的,月球上有水就使得這個想法有了實現的可能;

這些水可以讓人類在基地內生活,可以培育食物,如果月球上完全乾燥,那麼建立基地就可能成為了泡影,因為要想從地球往月球上運水,這個成本將是我們無法承受的,一克水將比一克黃金貴了很多。

除此之外,月球上有水的存在,可以讓月球基地成為燃料補給站,就像是高速路上的加油站一樣,讓人類的火箭飛向更遠的深空,實現未來以月球為跳板的火星移民。

把水變成燃料是一個非常簡單的過程。

我們知道水由氫和氧原子組成,通過電解的方式就能夠實現把水變成氫氣和氧氣。氫是所有已知元素中含量最多也是最輕的元素,但它的燃燒溫度高達3,038攝氏度。

它是迄今為止最有效的火箭推進劑,因為它能給我們提供最高的比衝。也就是同等質量的燃料提供的推力最大。

電解的電力可以來自於太陽能,或者是未來在月球上實現的核聚變反應,我們將製成的液氧和液氫儲存起來,供飛船使用。

這樣我們的飛船在地球上起飛的時候就不需要攜帶過多的燃料,因為他可以在月球上補給一次,這樣就可以攜帶更多的東西,去往更遠的地方。

根據估計在月球上大約有6億公噸的水冰可以用來開採,到時在月球上我們不僅可以實現能源補給站的功能,還能實現氦3開採,月球將成為人類徵服宇宙的一個新起點。

不過想利用月球上的水冰,最大的問題就是開採。

因為月球上的水冰並不是我們想像的就像地球上那樣,一大片的面積被冰覆蓋,我們直接拿著榔頭、開著機械去上面採。

而是這些水冰的沉積物都混合在了月壤裡面,月壤的看起來就跟水泥一樣的顏色和顆粒,並且水冰大量的集中在月球南極的永久陰影區裡面。

那裡的溫度可以低到-248°,如果在月壤中開採出水就是了大問題。

首先我們需要使用機器人替代人類將含有水冰的月壤開採回來,然後將這些月壤升溫到-53°C,保證其中的水冰不會液化,但是足以直接從固態冰升華為氣態。

這些水蒸汽在被更低的溫度凝結收集起來,進行加工。或者制基地的日常飲用水,或者用於植物生長,或者用來製作火箭燃料。

這些年來我們慢慢的認識到了月球資源的重要性,對月球的研究已經進入了一個新的時代,因此NASA也重新開啟了月球計劃,準備在2024年重返月球,將一男一女送上月球。

除了NASA,我國的載人登月也在計劃之中,估計在2030年以後,俄羅斯計劃在2040年以後。對月球新一輪的探索,將更多的圍繞著未來能源開採的問題。

很明顯我國已經迎頭趕上了第一陣營,上次我們錯過了航海時代,導致近一百年的屈辱史,這次我們不會再錯過下一次的人類大變革的到來。

現在月球在人類的眼裡不再是夜晚那一輪為人類提供光亮的明月了,而是正在成為人類的一個跳板和資源的寶庫。

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