我為祖國獻氦3,月球挖礦可能只是雞肋,地月經濟圈靠譜嗎?

2022年09月13日15:20:30 科學 1818

月壤雖然不含有機物,無法種菜,但在9月9日,我國自嫦娥五號成功從月球採樣返回之後,又宣布了一個重大消息,中核集團首次成功獲得嫦五月壤中的未來聚變能源資源—氦-3含量及提取參數條件,為我國月球資源評價和開發提供了基礎科學數據。而在此前,核工業北京地質研究院的科學家們,也在分給他們研究的月球樣本中,發現了氦3的蹤跡。

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時間就快進到要去月球上採礦的程度了?

有種觀點認為嫦娥五號降落在風暴洋呂姆克山以北地區的天船基地,就是直奔月球的氦3資源富集區,而預計在2023年或者2024年發射的嫦娥七號,準備着陸的月球南極地區,也是含氦3較多的區域。美國之所以急着重返月球,就是為了和我們爭奪氦3富集區,這也是近些年各國紛紛展開探月和登月計劃的真正原因和動力,而我國已明確規划了在2035年建立月球基地,並實現可控核聚變初步商用化。

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美國着急重返月球是為了搶氦3富集區?

說到氦3,這是一個非常理想的核聚變材料,純氦-3融合熱核反應只會產生帶正電的質子,沒有中子產生,這也就意味着使用氦-3作為能源時不會產生無法屏障的輻射,不會給環境帶來危害。同時,氦-3聚變釋放出的能量也是所有核聚變反應中最大的,非常適合作為未來航天器的動力來源。

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我國核聚變實驗裝置EAST

而我們所能接觸到的氦3,主要來源於太陽風中的高能粒子,不同的是地球由於有磁場和厚厚的大氣層,所以將太陽風中的高能粒子都擋在外面了。而月球、水星由於沒有磁場和大氣層,太陽風中的高能粒子能夠直接轟擊它的表面,所攜帶的氦3自然也就留存在它們的土壤中了。根據各國月球探測的結果,月球上的氦3含量估計約100萬噸以上,而水星的氦-3資源,預計為月球的9倍左右。當然,以人類目前的航天科技,水星太遠,那麼月球就是最為理想的氦3開採目標了。

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氦3主要來源於太陽風中的高能粒子

不過,開採月球上的氦3看起來很美好,非常激動人心,但理論和現實還有很遠的距離。首先,氦3聚變條件相當苛刻,屬於第三代核聚變技術,現在人類連第一代核聚變,也就是氘-氚核聚變都沒有完全掌握,距離需要大規模開採氦3還為時尚早。

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核聚變反應堆

而如果人類掌握了第三代核聚變技術,需要大規模開採氦3時,太陽系內的星際旅行已經成為家常便飯,到時候可以去氦3資源更豐富的水星,或者直接吸取太陽的能量,為何還要盯着月球不放?另外,掌握第三代核聚變技術之後,直接等氚衰變就行,而氚本身用鋰在中子轟擊下製取,也可以獲得氦3,也比去月球上開採方便多了。

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月球採礦變成了月球刮土

其次,由於月球上的氦3是太陽風中的高能粒子直接轟擊月壤而留存下來的,這意味在月球上開採氦3,需要大量刮取月壤的表面,根據印度航天專家的測算,月壤表層的氦3濃度大約為2-15PPB,也就是2/1,000,000,000到15/1,000,000,000,一堆零的背後,代表着非常稀少,也就是需要刮取數十噸月壤,才能提取幾十克氦3,耗費如此巨大的成本,獲得的只是「雞肋」,如何能夠實現利潤,讓地月經濟圈有利可圖?

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即使能采,也要考慮成本和利潤

如此看來,怪不得有觀點質疑去月球採集氦3的說法,只是各國航天界為人類持續探月和登月而「編造」出來的理由。不過,月球上可不只有氦3,通過分析嫦娥五號取回的月壤樣品,我國科學家還發現了其他4種月球上獨有,或者在地球上分佈非常稀有的礦物,比如鈦礦,通過嫦娥五號帶回來的標本,科學家們預計整個月球上的鈦礦儲量超過100萬億噸,而鈦在地球上的儲量只有20億噸。除此之外,月球上還有其他100多種金屬礦產資源,只要能夠抵消開採和運輸的巨大成本,還是大有可為的。

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