事关可控核聚变，月球资源争夺战

人类拥有同一个月亮，但月球资源或将归不同国家所有。从稀有金属到事关可控核聚变的氦-3乃至建设完美基地的水资源，月球不仅是人类踏足浩瀚宇宙的前哨站，或许还是赖以生存的资源储备仓库。

01

月壤中的完美能源

人类之所以几十年来一直不停地追求从月球取样，根本原因是月壤中有大量的氦-3，这是一种核聚变的重要原材料。

氦-3作为可控核聚变的燃料，其产生的能量是开采所需能量的250倍，是铀-235核裂变反应的12.5倍，而且氦-3核聚变和氢不同，氢的核聚变反映的是其同位素氘和氚，需要一亿摄氏度的高温才能达到聚变条件。需要的输入能量很高不说，光这一亿摄氏度的高温都已经是很大的难题了。

氦-3核聚变简单很多，氦3发生核聚变反应只需要3000万度就够了，虽然还是很困难，但总比一亿度要强得多。此外，氦-3核聚变不会产生中子二次辐射危险，更清洁、更可控。因此，氦-3堪称完美的核聚变燃料，每吨价值估计高达30亿美元，相当于200亿元人民币。

但遗憾的是，氦-3在地球上的储量极少，估计总共只有500公斤。因为氦-3主要来自太阳风，而地球磁场会偏转太阳风，所以氦-3到不了地球上。而月球没有磁场，太阳风可以直接吹到月球上，从而在月表留下大量的氦-3。

全世界同时使用的能量，如果用氦-3聚变来提供，那么一年仅仅需要100吨氦-3，而我们知道月球上的氦3含量达到100万吨～500万吨，这些氦3可供人类使用几千年。

氦-3极为重要的战略价值让人类对其进行了持续研究，而我们从月球带回来的土壤样品，也成了我们最重要的实验样品。中国科学院宁波材料技术与工程研究所、航天五院钱学森实验室、中国科学院物理研究所和南京大学等联合团队，对嫦娥五号月壤颗粒中的氦原子进行了探测和研究，发现月壤中钛铁矿颗粒表面都存在一层非晶玻璃。研究人员通过高分辨透射电镜结合电子能量损失谱法，在玻璃层中观测到了大量的氦气泡，直径大约为5～25nm，且大部分气泡都位于玻璃层与晶体的界面附近。

而在颗粒内部晶体中，基本没有氦气泡。鉴于氦在钛铁矿中的高溶解度，研究人员认为氦原子首先由太阳风注入钛铁矿晶格中，之后在晶格的沟道扩散效应下，氦会逐渐释放出来。而表层玻璃具有原子无序堆积结构，限制了氦原子的释放，被捕获并逐渐储存起来，形成了气泡。

玻璃态材料特殊的无序原子堆积结构具有极高的稳定性，比如玻璃态琥珀可以将生物标本保存上亿年、氧化物玻璃可以将核废料储存上千年。这项工作表明钛铁矿玻璃也具有极高的稳定性，在月球上捕获并保存了丰富的氦-3资源。

研究表明，通过机械破碎方法有望在常温下提取气泡形式储存的氦-3，不需要加热至高温。而且钛铁矿具有弱磁性，可以通过磁筛选与其他月壤颗粒分开，便于在月球上原位开采。通过进一步计算，研究人员发现气泡中的氦气原子的密度达到50-192 He/nm3，具有极高的压力。

根据月球上钛铁矿总量估算，以气泡形式储藏的氦-3总量或高达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。这些结果不但为月球上氦-3的富集机理提供了新的见解，也为未来月球氦-3的原位开采利用奠定了理论基础，对探寻月球资源的有效利用路径具有重要意义。

可以预见，人类未来去月球上开采氦-3很可能是一个趋势。除了月球之外，水星、木星等行星上还有更多的氦-3。因此，研究提取月壤氦-3的方法具有重大意义。

02

月球采矿竞赛

随着月球上越来越多稀有矿产被探明，一股“月球淘金热”席卷全球各国。

作为人类历史上第一个在月球背面软着陆的探测器，嫦娥四号采用鹊桥通讯中继卫星保持与地面指挥中心的联系，它携带的玉兔二号月球车经过长时间考察发现在艾特肯盆地地下290公里处，存在着一团致密的金属块，质量达到了2200万亿吨，几乎可以看成一座深埋月球地下的金属山。

在天文学家看来，如果月球真是由一颗火星大小的天体与早期地球相撞后的碎片凝聚而成的，那么月球很有可能继承一部分当年那颗行星的残骸，甚至是继承它富含铁镍的核心，以及其他金属物质。

此前，一系列的月球探测器经过研究发现，艾特肯盆地中存在异乎寻常的物质，与月球上的其他地方有很大不同。分析表明，艾特肯盆地中存在浓度很高的铁、钍、钛等金属。NASA的圣杯号（GRAIL）月球探测器也进一步证实了这个盆地的异常现象。

但不论如何，月球背面这2200万亿吨金属，未来大概率是会被人类开采利用的，因为月球的引力强度仅为地球的六分之一，不论是作为人类前往其他星球的跳板，还是作为人类在太空中的工业基地，都是非常方便的，微弱的引力也让开采月球矿藏要比地球上容易得多。

除了深埋地底的庞大且充满未知属性的金属资源外，月球的表面确实含有多种金属元素，例如铁、钛、铝等，这些金属在月球的岩石和尘土中以不同的形式存在。月球的某些区域，特别是撞击坑附近，可能富含金属，因为撞击事件可以将深埋地下的金属物质带到表面。

月球表面存在的稀有金属主要包括锂、铌和钽。这些金属在地球上非常珍贵，但在月球背面相对较为常见，比如钛在地球上的储量只有20亿吨，但通过嫦娥五号带回来的标本，科学家们预计整个月球上的钛矿储量超过100万亿吨，在钛合金广泛用于高精尖技术领域的今天，月球上储量如此巨大的钛矿，一定会成为未来各国前往月球的动力之一。

“探月热”之后，“月球淘金热”已经毫无悬念，而在未来的月球资源竞争中，谁先掌握了月球上这些资源的分布，谁就掌握了主动权。

03

关乎地盘划分的水资源

水不仅是生命的源泉，更是关乎月球矿产资源开采的关键。据估算，将一立方米的水送入近地轨道的成本高达100万英镑，这意味着，获得太空中的水，就如同获得了无价之宝，但月球表面的水分，并不是均匀分布的，而是只存在于某些特定的地区或者位置，这意味着先落地的国家会具有明显优势。

月球水资源的主要来源尚未完全明确，但目前的研究和遥感探测数据表明，月球两极的永久阴影区可能存在丰富的水资源，这也是此前各国将月球基地设计在南极等含有较多水冰的区域的原因。

不过随着中国科学家对嫦娥5号带来月壤的研究，发现嫦娥5号着陆点的月壤中每一吨都含有120克左右的水，如果中国未来在此建设月表科研基地就可以利用这些资源，而月壤中的水资源也能为月球资源的开采和利用提供资源补充，而制造火箭燃料所需的全部是水，如果未来能在月球上“就地取水”分解为氢和氧，则能让月球真正成为人类探索深空的“跳板”，且月球的重力只有地球的六分之一，因此一旦制造出来，燃料的价格就会便宜得多。

前景是相当美好的，但需要注意的是在技术之外，月球资源开采的国家主权确立是一个复杂且多维的问题，涉及国际法、国家政策以及未来外太空活动的法律框架。关于所有权，早在1966年12月19日，联合国大会就通过了《外层空间条约》（Outer Space Treaty）又名《外空条约》，全称为《关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外层空间活动所应遵守原则的条约》，《联合国外层空间条约》规定，任何国家都不能拥有任何外层空间天体的所有权。

这主要是为了防止美国乱来。然而，限制国家并不能阻止私营公司将月球作为自己的商业财产。目前还没有相关规定限制私人公司挖矿，这也是美国目前支持私人公司的原因。当然，这一切的背后，技术始终是决定性力量！

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编辑｜张毅

审核｜吴新

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