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欧阳自远:假如只有万分之一的月球太阳能传输到地球,人类能源就足够了

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由中国企业改革与发展研究会、网易财经、网易财经智库联合主办的2024网易经济学家年会于11月在北京举行,本届论坛的主题是《拓新丝路 智造繁荣》,网易传媒科技研究院提供战略支持。

中国科学院院士、中国探月工程首任首席科学家欧阳自远在会上作了《天体开发利用的前景》的主题演讲,他进了三个方面的话题:

第一, 月球能源的开发利用前景与实施方案。月球最最重要的能源就是太阳能,每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿干瓦,相当于目前地球上一年人工所产生总能量的25000倍左右。假如能利用月球的太阳能,只有万分之一的太阳能传输到地球上,人类任何能源都不需要了,足够用了,而且还有大量剩余。

另外,月球上有诸多稀缺资源,氦-3资源可以用来发电,稀土元素比全世界总量都要高,还有就是月球具有重大的军事战略地位,是当代太空战的制高点。

第二,小行星的开发利用前景。现在大家都在寻找能不能找到一个小行星开发利用的价值很高。美国找到了一颗小行星,直径有241公里,这个小行星原来是有石头在外面的,后来又被别的行星撞掉了,露出核心部分,有非常多的铁、镍、黄金、白金和铜,假如把这个小行星挪到地球附近来开发,它的产值相当于地球上全人类产值的10倍。

第三,如何将火星建设成人类第二个栖息地?当前火星是不适合于人类居住的,能不能改造它?火星有春夏秋冬的变化,跟地球非常相似,太阳系唯一可能改造的就是火星,但它离太阳太远,比地球冷多了,需要增加大气的浓度,逐步建立火星的农牧业,建设人类的生活基础设施,再进行火星移民。但经过科学家的计算,假如火星改造好了,完全宜居,大概得至少半个世纪。

以下为演讲实录:

我的题目讲得是“天体开发利用的前景”,也是我们现在能够做到的,比如说第一,月球就是我们的卫星;第二,太阳系空间有很多小行星,它有什么样的开发利用前景?第三,我们隔壁的火星是八大行星之一,怎么改造它才能让我们人类有两个栖息地?即使毁掉一个,我们还能够保存人类的文明。

首先,我向大家介绍一下关于月球开发利用的前景,它将支撑人类社会永续发展的需要,在支持人类命运共同体的健康、幸福进展中月球将发挥巨大的作用。

月球的开发利用,特别是能源,最最重要的能源就是太阳能,它有非常丰富而稳定的太阳能,月球表面没有风、没有雨、没有云、没有雾、没有任何空气,超高真空,基本上它的空气是等于0,到月球上一定要穿宇航服,不穿宇航服马上就死,因为没有氧气可呼吸的。对于这么恶劣的环境,太阳直照月球表面,月球的能源有一种非常有价值的就是太阳能,月球的太阳能究竟有多大呢?月球有自转,它转一圈是1个月,太阳只能照到半圈,但永远都有太阳照着,而且太阳很稳的,它的太阳能大约是12万亿千瓦,相当于地球一年人工所产生总的能量的25000倍左右。

假如能利用月球的太阳能,一定能够创造一个巨大奇迹,假如只有万分之一的太阳能传输到地球上,人类任何能源都不需要了,而且又是清洁的能源,有些人就建议在月球赤道上让机器人修筑一条太阳能发电板,用月球的土壤让机器人制作,宽400公里,长11000公里,假如这个能做好,月球永远有半根腰带被太阳照着,这样可以长期持续地得到巨大的能源,再通过激光或微波把这些能源从月球发回地球,地球一接收,就什么能源都不需要了,足够了,而且还有大量剩余。

另外,中国的月球探测、包括火星探测,总体上有一个要求,我们都要设计它的科学目标,嫦娥一号做了一件事情,我们测定月球土壤中有多少氦-3资源,现在的发电已进展到用原子弹原理,就是核电站,经常造成污染,而且对于地球的影响也比较大。

用氢弹爆炸的原理,氢弹产生的氘和氚进行原料,氘是海水里面提取的,氚在地球上比较少,用这个办法来发电的话,放出一个重子有一些放射性,但比核电站要安全多了,现在这种做法叫“人造小太阳”,世界上各个国家都在做,我们中国也有很快的进展,大家都认为大概10年以后,这种发电形式一定能够实现,因为现在输入的能量已经要比输出的能量小多了。

有俄罗斯的首席科学家问我,你怎么想到做这么一个事?我说这是人类未来能源一个重要方向。既然月球上有这种资源,能不能替代氚,它是叫氦-3,周期表第二个元素,它要求的温度更高,聚变的条件更高,我们做出来的大约是有110万吨氦-3,中国一年用8吨,俄罗斯一年用4吨,全世界的用量一年100吨,现在月球上有110万吨,至少可以解决整个地球1万年能源的需求,这是第二种能源。

月球资源非常丰富,尤其是稀土有225-450亿吨,铀也有50亿吨,稀土元素比全世界总量都要高,而且比较集中、容易开采,另外,月球的玄武岩里面含有钛铁矿,但科学家们对这个不太感兴趣在哪?因为在月球上采矿、提炼,要比地球的成本高多了,划不来,现在搁置了。

另外还有一个,就是月球具有重大的军事战略地位,是当代太空战的制高点。上世纪60年代的时候,当时美国总统肯尼迪说过:“谁控制了太空,谁就控制了地球”,现在他们提出:“谁控制了月球,谁就控制了环地球太空……”,他们用光速只要1.3秒就可以立即摧毁地球和地球空间的各种军事设施,而你却打不到他,因为他在月球上。

另外,月球有特殊的环境,它表面没有大气、光秃秃的,白天温度一百多度,晚上几乎接近-200度,温差近300度。然而月球又有一个好处,表面环境很恶劣,但是没有磁场,因为它已经死了,内部没有能量,所有天体都像人一样,有它的诞生、幼年时期,有它的成长、死亡,大家认为月球是30亿年以前就死了,后来我们嫦娥五号推翻了这个观点,我们得到的证据大约是20亿年月球才真正消耗了全部的能量,月球现在只剩下一个躯壳,自己在转,同时也绕着地球转。

月球上没有磁场,地质构造又稳定,再也没有月震,而且重力比较低,只有地球的六分之一,是高洁净环境,那么月球的环境究竟有什么意义呢?这个是可以设置一些天文观测,观测银河系、监测地球环境,它还可以预报地球环境的一些重大变化;另外,在月球这种极端环境下,可以生产特殊材料,或者提炼特殊金属,还有生物制品、药品。

月球将成为人类去太阳系的一个非常好的转运站,因为它的重力只有地球的六分之一,耗费的能源相当于三分之一的地球能源。你要去火星,不要从地球上直接去了,从月球上去可以节省了很多燃料,也比较安全;从地球上直飞,火箭非常大,需要的推力也很大,1亿多公里,按照我们的速度大概是飞行7个月左右。

第二就是小行星,我们的太阳系有两个带,一个是小行星带,一个是柯伊伯带。这里面有很多小行星,它们有时候会撞上了地球,但月球在前面挡住了,所以月球表面有几百万个撞击坑,全是小天体撞的。6500万年以前,小行星撞击地球,结果导致地球上的恐龙和一百多万个物种全部灭绝了,是一次巨大的生物灭绝事件。

小行星以后还撞不撞呢?我们人类有没有办法抵御这种撞击,确保地球以及其他天体的安全呢?这是美国刚做的一个试验,叫DART撞击小行星计划,他们看到两颗小行星朝地球方向走来,特意拿探测器撞击它外面小一点的行星,让它脱离原来的轨道,当然我们可以计算出来它挨撞以后,可能撞地球,结果它越撞离得越远,所以人类还是有办法来保护地球的安全,这也是一个目标。

美国找到了一颗小行星,直径有241公里,这个小行星原来是有石头在外面的,后来又被别的行星撞掉了,露出核心部分,有非常多的铁、镍、黄金、白金和铜,假如把这个小行星挪到地球附近来开发,它的产值相当于地球上全人类产值的10倍,但现在在争吵,为什么?因为这个小行星是全人类的财产,美国自己抓回来就算美国的了?这个不行的,现在正在争论这个问题。

第三,火星移民——建设人类第二个栖息地。太阳系里面一共八个行星,按照靠近太阳的排下来,水星、金星、地球、火星,然后木星、土星、天王星、海王星,这八个行星,现在我们的地球因为各种内因或是外因,还是处于比较危险的境地,人类还是有很多不安全的地方。全世界的科学家商量,能不能在八个行星里面改造一个让人类可以居住,火星最合适,因为它就在地球的外面,比地球小多了。

当前火星是不适合于人类居住的,能不能改造它?火星也是歪的,我们地球歪了23度半,火星歪了23.98度,也会有春夏秋冬的变化,跟地球非常相似,人类对火星的探测已经进行了56次,有40次是成功的,成功率大概71%左右。

我们现在主要探测火星地形地貌、土壤、地下水分布,重点地区进行详查,另外,探测火星的空间、磁场,全面了解它,中国准备2030年着陆火星,采样返回。另外,我们还要去探测木星、行星及空间的穿越探测,以现在人类的能力,月球探测是起点,火星探测是重点,小行星探测是热点,太阳系的行星系之间穿越探测是最大的亮点,现在人类正在逐步地开展这些工作。

我们能不能把火星建设改造成为第二个地球?也开过很多次国际会议,人类一定要有另外一个栖息地,唯一可能改造的就是火星,改造火星的科学技术问题大家提出来,首先你要提高火星表面的温度,因为它离太阳太远了,比地球冷多了,不适合于人类生存;一定要增加大气的浓度,大气主要是二氧化碳,只有1%个大气压,太稀薄了,要加厚它的浓度;还要重新在火星表面建立适合于人类的生态环境;另外,逐步建立火星的农牧业,逐渐让副食产品自给,建设能源和原材料工业设施,建设人类的生活基础设施,再进行火星移民,这样搞下来要几十年的工夫,马斯克很有意见,他说你们科学家太墨迹了,不如在火星上炸1万颗氢弹,让火星表面温度提高,两极冰川就溶化了,这样就可以更好地来利用火星,他愿意投头一批去火星移民。

经过科学家的计算,假如火星改造好了,完全在宜居带,跟地球一样,有人说大概得一个世纪,也有人说半个世纪足够了,将这个平级的行星改造成一个拥有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊,生态环境友好的新世界,这样地球-火星将成为人类社会持续发展的姐妹共同体,这是人类现在要做的事情。

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