未来的能源基地-太空知识

时间:2024-06-09 04:59:01关键词:能源,基地,太空知识

未来的能源基地-太空知识

能源是人类生存。发展面临的最严重的问题之一。未来解决能源不足的出路有二条:一是利用太阳能,二是利用核能。月球取样标本化验和分析表明,氦-3的发现,给月球研究和探测工作注入了新的兴奋剂,尤其受到了能源专家的重视。但是,月球氦-3的形成和分布特征、贮量和应用,仍是月球科学研究中亟待解决的问题,只有通过大量的探测和重返月球野外实地考察,才能获得较为满意的回答。

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月球的表面土壤,由岩石碎屑,粉末,角砾岩,玻璃珠组成,结构松散且相当软。月海区的土壤一般厚4~5米,高地的土壤较厚,但也不过10米左右。丹球土壤的粒度变化范围很宽,大的几厘米,小的只有1毫米或数十微米,这些细土一般称为月尘。月球土壤中大部分是细小的角砾岩及玻璃珠,约占70%左右,小颗粒状玄武岩及辉长岩约占13%。惰性气体在月球玄武岩的高地角砾岩中含量极低,大气中就更低,几乎为零。然而,月壤和角砾岩中亲气元素则相当丰富。这是由于太阳风的注入。(太阳风实际上是太阳不断向外喷射出稳定的粒子流)1965年“维那”3号火箭对太阳风的化学组成进行了直接测定,结果表明,太阳风粒子主要由氢离子组成,其次是氦离子。由于外来物体对月球表面撞击,使月壤物质混合,在深达数十米范围内存在这些亲气元素。太阳离子注入物体暴露表面的深度,通常小于0.2微米。因此,这些元素在月壤最细颗粒中含量最高,大部分注入气体的粒子堆积粘合成月壤角砾或粘聚在玻璃珠的内部。

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研究表明,月壤中氦的含量为1×10-7~63×10-7,氦-3的含量为0.4×10-10~15×10-10。氦大部分集中在小于50微米的富含钛铁矿的月壤中,估计整个月球可提供715000吨氦-3。人们之所以对氦-3感兴趣,是因为氦-3是未来核聚变燃料的最佳选择。在地球上,天然气矿床中已知的氦-3资源只能维持一个500兆瓦规模发电厂数月的用量,而月壤中氦-3所能产生的电能,相当于1985年美国发电量的4万倍。考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本,氦-3能源偿还比估计可达250。这个偿还比和铀235生产核燃料(偿进比约20)及地球上煤矿开采(偿还比约16)相比,是相当有利的。此外,从月壤中提取1吨氦-3,还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳,这些副产品对维持月球永久基地来说,也是必需的。