100吨,给全球供一年的能源,嫦娥5号带回的罕见物质,真这么强?
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早在去年12月 , 众望所归的嫦娥5号带着1731克月球土壤样本返回地球 , 完成了中国探月工程的又一壮举 。这些宝贵的月球土壤样本被分为多个批次 , 第一批次被分配给13个科研机构 , 经过10个月的研究 , 第一篇论文《嫦娥5号年轻玄武岩的年代与成分》最近在《科学》(Science)杂志上被发表出来 。
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研究成果颠覆了科学界此前对月球的认知 , 将月球的地质年龄延长了10亿年 。此前 , 科学家们通过研究美国阿波罗飞船采回的月壤样本得出结论:月球在29亿年前就已死亡 , 内部岩浆不再活跃 , 地质趋于稳定 。但嫦娥5号带回的月壤样本表明 , 月球内部的岩浆至少在19.6亿年前还是活跃的 , 直接反驳了此前的说法 。
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中国的科学家们的研究不会止步于此 , 将来还会有更多关于月球土壤样本的研究结果被公布 。月球土壤中还含有一种罕见物质——氦-3 , 它是可控核聚变的理想原材料之一 , 这种物质在将来的研究成果中应该会作为“王炸”出现 。
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从很多的新闻报道中 , 我们得知 , 氦-3是是氦的一种同位素 , 在核聚变试验中经常与氘(氢的一种同位素)进行热核反应 。使用氦-3的在核聚变中最大的特点是 , 热核反应堆中不会产生中子 , 因此使用氦-3作为核聚变原材料 , 不会产生有害辐射 , 不会给环境带来危害 。
更重要的是 , 如果能将这些氦-3有效地利用起来 , 那么只要100吨 , 就能给全世界提供一整年的能源供应 。而月球上的氦-3储量达到100万吨以上 , 意味着这些氦-3够全人类用一万年!因此 , 这种清洁、安全、高效的材料 , 被科学家们称为完美能源 , 很多人甚至幻想未来月球会变成“太空中的波斯湾”(波斯湾盛产石油) 。
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但回顾现实 , 我们终究会发现关于月球上的氦-3的核聚变利用 , 终究是一块画出来“大饼” , 作为一个严谨的科普作者 , 我有必要“泼一下冷水” 。下面我们就来分析一下 , 把月球上的氦-3利用起来有多困难 。
第一、运输困难
实现地球与月球之间的货物运输 , 首先需要足够大推力的运载火箭 , 需要经过漫长的旅程 , 更需要大量的技术人员对其进行计算、操作、监控 , 所有的这一切都是非常“烧钱”的 。根据我们在网上查到的资料 , 嫦娥5号探月工程耗资30亿元(这还不算此前的研发成本) , 才带回来1731克月球土壤 。而这3斤多的月壤中 , 氦-3的含量估计不足1克 。如果要将100吨氦-3运回来 , 那成本将会是一个难以想象的天文数字 。
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第二、提取困难
月球上的氦-3储量虽然多达100万吨 , 但月球土壤中的氦-3含量实际上是相当低的 , 大约在一亿分之一到千万分之一之间 。这意味着 , 如果你想提取50吨的氦-3 , 那么你可能得挖掘并提炼10亿吨的月壤 。嫦娥5号带回来的月壤只有1731克 , 跟10亿吨之间隔着一条巨大的鸿沟 。
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