嫦娥五号带回的罕见物质,应用前景极高,每吨可达30亿美元
在漫长的人类文明发展过程中,依托着科技的进步,我们的探及区域越来越宽, 完成了地下、地面、地上三个方向的齐头并进。
在地上探索也就是宇宙探索方面,我国的起步要稍晚与美国俄罗斯等航天大国,但是近几年来,我国的多项航天工程也陆续启动并获得不同阶段的圆满成功, 其中"嫦娥探月"系列任务更是我们多年来重点围绕展开的航天工程。
随着嫦娥系列卫星的成功发射,我们对月球这颗距地最近的星球的了解越来越深入。
除了一些天文知识以外,嫦娥五号还为我们带回了价值191亿元每吨的太空物质,这种物质每100吨就可以满足全人类一年的用量需求, 它就是能够在核聚变领域大放异彩的气体—氦-3。
年少不知氦3好,错把泥土当作宝
月球是距离地球最近的星球,同时也是对地球有着深远影响的一颗卫星。 在人类文明初期,我们的祖先就表现出了对月球的浓厚兴趣,只不过科技尚不成熟,祖先们对月球的认知紧紧局限在阴晴圆缺上。
这种现象一直持续了很长一段时间,直到工业革命爆发以后,人类科技进入了急速发展阶段, 包括但不限于天文望远镜、宇宙飞船、火箭等等一系列航天探索工具被逐一发明出来。 于是在工具的辅助下,由苏联带头,人类实现了首次的太空之旅。
在苏联完成太空旅行后,当时苏联的劲敌美国同样不甘落后,于是启动了载人登月计划。然而载人登月并非易事,从计划启动到成功登月, 美国也先后花费的不仅仅是十一年的光阴,更有7名宇航员殉职航天事业。
当然有付出就有回报,苏联以及美国航天事业的发展为人类的未来提出了新的可能性。在月球探索过程中,由于当时资源认知的局限,美国带回了大量的月球土壤,并且将这些土壤分给了不少国家用以研究。
在当时,我们都以为月球土壤就已经足够珍贵。 然而年少不知氦3好,错把泥土当作宝。 我国自主研发的嫦娥系列卫星为我们带回了月球上更有价值的一些自然资源。
氦-3所谓何物
作为地球的卫星,月球尽职尽责、日以继夜地守护着地球,不仅用它相对孱弱的身躯为我们阻挡着各种宇宙飞石,潮汐作用也为地球上的许多生物提供了绝佳的生存环境。
而在月球资源方面,经过一次又一次的月球探索,我们发现了月球表面都是无机物,但是这并不意味着月球上就没有可以为人类所用的资源,恰恰相反的是,月球上有着数量惊人的稀缺性矿产资源, 今天我们的主角氦-3就是其中之一。
氦-3是一种地球上极度稀缺的无色无味的气体,之所以地球上氦-3在地球的储量稀少主要是因为氦-3存在于太阳放射出的"太阳风"中,而太阳风会被地球上厚厚的大气保护层阻挡在外。
月球没有大气圈,要获得氦-3也就易如反掌, 据估测,月球上的氦-3总量在110万吨左右,而地球上氦-3的总量大约至于几百公斤。
其极高的应用前景和市场价值,让它达到了每吨30亿美元的高价,折合人民币是191亿元。
说完了氦-3的来源,我们再来说氦-3 的作用。
氦-3是一种无色无味无毒且不燃烧的气体,可以和氢的同位素发生核聚变反应,只不过与一般的核聚变反应不同,氦-3核聚变反应的放射性很小, 并且反应过程稳定易控制,因此对于人类来说,氦-3是人类未来核能源的重要资源。
实现氦-3高效利用道阻且长
尽管氦-3的安全性、作用都已经得到了证实, 比如如果将100吨的氦-3转化为电能,可以供全球人类用一年, 但是距离我们实现高效利用氦-3的目标仍然道阻且长,其原因主要有三。
首先是氦-3的提取。
氦-3和许多气体资源一样,都是需要提取的。而氦-3的提取又是一个极其复杂的过程。要想得到一定纯度的氦-3, 我们需要先将月球土壤加热到700度以上 ,然后经过一系列专业的分离装置从土壤中分理处氦-3来。
其次是氦-3的月地运输难题。
月球上虽然有着大量的氦-3,但都是没有经过提取的,也就是说,要想将氦-3运输到地球,要么在月球上进行提取,要么将土壤运回地球在地球上进行提取。
而提取一克氦3至少需要150吨月球土壤, 所以不论是哪种方式,都对我们的运载系统有着极高的要求,以目前的航天运输功能来看,要满足月地之间的人或运输仍然任务艰巨。
最后不得不提的就是现有技术还无法满足将氦-3转化成可利用的能量。
氦-3核聚变反应所需要的温度非常高,以目前的技术来说,氦-3最多只能在近未来作为航天器材的燃料。
如果想要用氦-3来取代化石燃料的新能源几乎是不可能的,因为目前我们已经掌握了利用海水里的氚来转化动力的技术, 而氚的利用不论是从难度上还是从成本上,都比氦-3的性价比要高的多。
结语
在科幻电影中,我们已经凭借着天马行空的想象力在《月球》这部电影中架构了氦-3采集基地,在基地中,有各种工作人员进行了采集工作,并且定期将采集好的氦-3运回地球。
而在现实中,似乎已经有不少国家对月球上的氦-3蠢蠢欲动, 像印度科学家皮莱就曾经公开宣称将在十年时间内在月球上建立提取氦3的基地。
只不过就像我们前面提到的一系列困难一样,人类想要实现氦-3的高效利用的目标,并不是一朝一夕的事情。
更重要的是,我们之所以不能将未来能源的重心放在月球上的氦-3上,是因为如果我们真的迫切需要用到月球上的氦-3, 那么我们就必须掌握第三代聚变,也就是氚-氦聚变。
但是如果我们掌握了氚-氦聚变,那么我们实际上都已经不需要再傻傻地从月球土壤中提取氦-3了, 直接去四大行行中地大气层中开采氦-3的便捷性简直就不是一个量级的。
所以简单来讲,以我们目前的技术来说,我们暂时没有那么大的需求去要求我们到月球上去开采氦-3,等到我们的需求量上来时, 月球上的氦-3不管是数量还是开采方式又都已经满足不了我们了。
不管怎么样,到月球开采氦-3虽然可能需要再三斟酌,但是这种寻找人类未来能源的冲劲,将一直激励着我们不断的向前进。
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