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人类何时能用上月球能源 专家称十年内难指望
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中华网科技 http://tech.china.com
2006-05-30 09:16:32
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近年来，随着世界石油价格的持续飞涨，越来越多的国家和组织把目光转向了月球，因为在月球表面有大量的氦—3，而这种在地球上很难得到的物质是清洁、安全和高效的核聚变发电燃料，可提供便宜、无毒、无放射性的能源，被科学界称为“完美能源”。据俄新社最近透露，俄罗斯能源火箭公司正计划组织在月球大量开采氦—3。那么，真正把月球上的资源转化成人类可以使用的能源，还有多少路要走呢？ 氦—3何以受宠 1985年，专家们通过分析“阿波罗”号载人登月飞船带回的月球岩土样品发现，月球上有大量地球上稀有的物质氦—3。月球上之所以富含氦—3，是由于氦—3大量存在于太阳风中，太阳风由90%的质子(氢核)、7%的α粒子(氦核)和少量其他元素的原子核组成，月球上的氦—3正是太阳风中的α粒子。月球没有磁场和大气，太阳风粒子能直达月面。经过亿万年流星和微流星的撞击，整个月球表面都不同程度地“吸附”上太阳风的粒子。 其实，月球上有硅、铁、铝、钛和钙等多种资源，可以用来直接生产建材建造房屋。另外，月球的两极可能存有1100万至3.3亿吨水冰，它们不仅可以满足人在月球上生存的需要，水如果分解成氧和氢，还可以成为重要燃料。 但由于现在从地球到月球单程的运输费约为每吨4000万美元左右，再加上采掘、提炼和运回地球等费用，开发成本太高。而开发月球上的氦—3是划算的，因为在发电量相同的情况下，使用月球能源氦—3的花费只是目前核电站发电成本的10%，如以石油价格为标准，每吨氦—3价值约40亿—100亿美元，是月球上的超级“金矿”。 满足数千年能源需求 有关氦—3在地球和月球上的储量目前说法不一：有的说在地球上氦—3储量为半吨，也有的说是15吨；有的说月球蕴藏的氦—3约为100万吨，也有说是沉积在月球上的氦—3大约有5亿吨。俄罗斯专家估算，在10—15平方公里范围内挖掘并加工深度为3米的月壤，即可获得约1吨氦—3，足以保证一个功率为1000万千瓦的发电机组工作1年。 由于100吨的核燃料氦—3就可以满足地球上1整年的能源需求，所以即使月球蕴藏氦—3约为100万吨，就可满足全球数千年的电力需要。目前我国一年的核发电量中大约需要不超过10吨氦—3。 俄罗斯科学家认为，每燃烧1千克氦—3便可产生19兆瓦的能量，足够莫斯科市照明用6年多。美国航天专家指出，用航天飞机往返运输，一次可运回20吨液化氦—3，可供美国一年的电力。 采掘、运输等都是难点 开发、运送月球上的能源还有很多难题需要解决。比如，要实现月球和地球之间的人、货运输，首先要有足够大推力的运载火箭，当年，因为没有研制出大推力的N—1巨型火箭，苏联在载人登月上败给美国；另外，要在没有大气包裹的月球表面着陆，主要只能靠反推火箭来缓冲，如何保障安全是一个大难题。 就算解决了往返运载难题，如何从月壤中提出氦—3，怎样实现核聚变，科技上都还没有已知的答案。目前，核聚变的控制问题已进入攻坚战阶段。法国科学家最近宣布，2030年将使利用氦—3进行核聚变发电商业化。 虽然人类已经对月球进行了很多次探索，取得了大量的数据，但要在月球上建立基地，实际开发利用月球资源和环境，还有一个漫长的过程。各国科学家正围绕月球上氦—3的形成、储量、采掘、提纯、再贮存、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究，但认为10年之内难以指望。 在月球建核电站 未来解决地球能源不足的主要出路有两个：一个是核能，另一个是太阳能。为了解决运输问题，降低成本，不少国家设想直接在月球上建造核电站，电站发出的巨大电力除供月球基地使用外，还将通过激光或微波输送到位于近地轨道上的能量中继卫星，再由中继卫星仍以激光或微波形式传送给地球。在月球上建核电站也不用担心核泄漏。 也有人提出在月球上建太阳能基地，因为月球表面几乎没有大气，太阳辐射可以长驱直入，而且很容易满足用目前光电技术进行太阳能发电需要占用大片光照充足的土地的要求。 每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦，相当于目前地球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2.5万倍。假设在月球上使用目前光电转化率为20%的太阳能发电装置，则每平方米太阳能电池每小时可发电2.7千瓦时，若采用1000平方米的电池，则每小时可产生2700千瓦时的电能。这不但解决了未来月球基地的能源供应问题，而且随着人类空间转换装置技术和地面接收技术的发展与完善，还可以用微波传输太阳能，为地球提供源源不断的能源。
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