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走,去月球挖矿!嫦娥五号新发现,有望在常温下从月壤中提取氦-3

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自嫦娥五号成功从月球上采样返回之后,我国对月壤的研究,已经出了许多重大成果,比如月壤不含有机物,没办法直接种菜;再比如发现月球比大家想象中的更“长寿”一些,20亿年前仍存在岩浆活动,与美国给的样品不一样。而就在最近,又有消息说我国科学家发现有望在常温下从月壤中提取氦-3。

嫦娥五号带回的部分月壤

所谓氦-3是氦气的一种同位素,一直被认为是核聚变的主要材料,一旦人类掌握可控核聚变技术,那么氦-3将成为战略资源,偏偏地球上的氦-3储量非常小,据说只有半吨,而月壤中则有100万吨到500万吨。

不过也有说法称海水里含有丰富的氦3

至于我国科学家发现有望在常温下从月壤中提取氦-3这一消息,具体来说,就是从嫦娥五号带来的月壤里,发现了钛铁矿颗粒,而这些颗粒表面都存在一层非晶玻璃,最关键的是在这层非晶玻璃中,观测到了大量的氦气泡,直径大约为5到25纳米。

我国科学家的发现

不仅如此,科学家还发现,大部分气泡都位于玻璃层与晶体的界面附近,没有深入颗粒内部晶体中,也就是说可以在常温条件中,通过机械破碎的方法,就能提取这些珍贵的资源,而这一过程,通俗的说就是“采矿”。

月球上的氦3分布

至于这些氦-3的来源,主要是因为月球没有磁场和大气层,太阳风能直接打在月壤中,从而将太阳风中的氦-3储存起来,并且由于钛铁矿玻璃具有极高的稳定性,氦-3不易消失,所以日积月累,最终在月球上保存了丰富的氦-3资源。也就是说,月球是通过“晒太阳”的方式,获得氦-3的,而地球由于有磁场和大气层抵御太阳风,所以能够到达地面的氦-3,这么多年来也只有半吨。

原来氦3是通过晒太阳获得的?

有意思的是,氦-3气泡不仅存在于月壤钛铁矿颗粒中,也存在于同样“晒太阳”的航天器的金属材料中,而且在航天器上,这些纳米气泡被视为一种问题,需要克服。具体来说,是金属材料受到高能粒子辐照作用,会在其内部产生一系列辐照缺陷,氦-3气泡作为一种典型的辐照缺陷,会引起金属构件性能的显著恶化,表现为构件肿胀、表面鼓泡和高温脆化等。

所以如果能把东方红一号回收回来将有极大的研究价值

当然,月球上的氦-3并不都是以这种方式捕获和储存的,还有多种来源。不过,据估算,仅以纳米泡的形式储藏在钛铁矿中的氦-3,就可能高达26万吨,如果全部用于核聚变,可以满足全球2600年的能源需求,这就非常可观了。

月壤单位面积 氦-3总含量分布

如果这一预测是准确的话,将为我国的月球采矿注入空前的驱动力,咱们的载人登月也不会是到此一游打卡式登月,而是可以利用资本和市场的力量,将月球基地、月球工厂、月轨空间站和地月航班一一变成现实,并实现盈利,地月经济圈也就不再是说说而已。

地球上采集的氦3

不过,这一切实现的前提是可控核聚变技术的突破,从目前的情况来看,可能还需耐心等待。而且有观点认为,从月球上提取氦-3是不现实的,月球上即便有再多的氦-3,其浓度也是很小的,不可能把月壤全部翻一遍,这样获得的氦-3能产生的能量,估计和提取它要花的能量差不多,肯定没有实际意义。

另外,所谓月壤氦-3用于核聚变这个说法,最早是欧阳先生90年代初期在《航空知识》杂志上提出的,文章名为《氦3是个宝,月宫知多少?》,对推动我国探月立项起到了积极的作用,但国外也有可控核聚变的科普视频说,氦-3核聚变的前景并不好,你怎么看呢?

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