149 年前的今天,即 1868 年 8 月 18 日,天文学家发现了“氦”元素。氦-3 是氦的同位素之一。
这种清洁、安全和高效率的未来新能源,为什么大量存在于月球呢?
氦-3 是一种无色、无味、无臭、性质稳定的氦同位素。
1996 年,科学家发现氦-3 具有作为核聚变燃料的非凡性能。
月球氦 3 开采基地宏景图
采用氦-3 为燃料的核聚变比用氢做燃料进行核聚变还要安全、清洁,效率更高,容易控制,产生的放射性物质微乎其微。
因此,即使将氦-3 核电站建在闹市区内也是安全的。
可惜的是,氦-3 在地球上却难觅踪影。
据估算,氦-3 在全世界的总储量不超过 100 千克,而且大部分是由核弹头中的氚衰变而成,即使加上深海气井和火山气中氚衰变的氦-3,全世界一年最多也仅能获得 10~20 千克。
开采氦 3 想象图
这点“产量”,即使用作科研也显得捉襟见肘,哪里还谈得上用于核聚变燃料来发电呢!
那么,氦-3 还会藏在什么地方呢?
科学家发现,氦-3 在月球上储量巨大,估计有 100 万吨氦-3 嵌附在月球表层,只需加热到合适的温度,90% 以上的氦-3 就会释放出来。
月球基地想象图
据估计,每年只需在月球上开采 1500 吨氦-3 就可满足全世界的能源需求了;整个月球上氦-3 的总储量,大约可供人类使用 700 年,这是个多么诱人的数字啊!
氦-3 罕见于地球,却在月球上大量储存,其主要原因在于,月球作为太阳风粒子的收集器,在形成至今的 40 亿年时间里,有 2 亿~5 亿吨氦-3 粒子打在月球表层 10~50 米深的土壤内。
由于月球自身没有磁场,才使氦-3 粒子能在月壤内“安营扎寨”。
相比之下,地球上的氦-3 粒子在地球磁场的作用下,沿着地球磁力线慢慢扩散,最终被大气层“俘获”而消失。
月球还是“冶炼”氦-3 的绝佳场所。
那里的环境是高真空,低引力(仅为地球引力的1/6),温度高,温差大(白天可达 130℃,晚上可降到-183℃),正好可将月壤加热并实施氦-3 和氦-4 低温分离。
虽然月地路程遥远,但在月球上开采、加工氦-3,然后将其运回地球发电,其性价比还是很高的,整个过程耗能和发电产能之比高达1∶250。
据计算,飞船一次可从月球运回 20 吨液化氦-3,几乎可供应美国一年所需的电力用燃料。
如果氦-3 能在月球上直接发电,再输送回地球,还可省去飞船运输的费用呢!