目前,我國的嫦娥五號已經(jīng)帶著2公斤月球土壤飛離月球,進(jìn)入環(huán)繞月球飛行的預(yù)定軌道。待到合適的時(shí)間窗口,它將啟程返回地球,為我們帶回極為珍貴的月壤。
嫦娥五號挖到的土并不是一般的土,這引起了很多科學(xué)家的極大興趣。此前,美國宇航局(NASA)的阿波羅載人登月任務(wù)帶回的月巖都十分古老,年齡普遍達(dá)到了31.6億年。而嫦娥五號登陸了一個(gè)比較年輕的月表區(qū)域,在那里可以挖到大約12億年前的月壤,填補(bǔ)月球時(shí)間空白,這能讓科學(xué)家進(jìn)一步揭開月球的演化之謎。
更為重要的是,嫦娥五號帶回的月壤中還蘊(yùn)藏著一種極為稀有的能源物質(zhì)——氦-3。未來,氦-3很有希望解決能源危機(jī)問題,推動(dòng)人類文明又一次突破性發(fā)展。正是出于這個(gè)原因之一,多個(gè)國家正對月球虎視眈眈,摩拳擦掌,準(zhǔn)備前去月球開采,并建造永久性的月球基地。
那么,氦-3究竟是什么東西呢?為什么氦-3蘊(yùn)含著巨大的能量呢?
氦-3是氦的一種同位素,它的原子核比最為穩(wěn)定的氦-4少了一個(gè)中子,只包含一個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子。氦-3的最重大潛在價(jià)值是用作可控核聚變的燃料,可以說是一種完美的能源物質(zhì)。
目前,科學(xué)家正在研究的可控核聚變主要基于氫的兩種同位素——氘(H-2)和氚(H-3)。不過,氘和氚的核聚變反應(yīng)會產(chǎn)生中子,雖然它們可以在很大程度上被處理掉,但這種核聚變反應(yīng)仍然不是百分之百清潔的。
相比之下,氘、氚與氦-3或者氦-3與氦-3的核聚變反應(yīng)沒有中子輻照問題,只會產(chǎn)生質(zhì)子。由于質(zhì)子帶正電荷,它們能夠通過外加電場進(jìn)行無害化處理。不僅如此,氦-3的核聚變反應(yīng)還會產(chǎn)生更多的能量。據(jù)估計(jì),僅100噸的氦-3發(fā)生核聚變,所產(chǎn)生的能量就夠全球使用一年。
傳統(tǒng)的可控核聚變最終還是利用核反應(yīng)釋放出的能量來加熱水,由此產(chǎn)生高壓水蒸氣,推動(dòng)渦輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。而氦-3的核聚變不需要燒水發(fā)電,可以通過像燃料電池的方式來直接發(fā)電,這種應(yīng)用將是前途無量。人類不但能解決能源危機(jī)問題,而且還能真正飛向星辰大海。
雖然氦-3的應(yīng)用前景巨大,但它們在地球上十分稀有,這與氦-3的形成方式有關(guān)。太陽風(fēng)中存在氘和氚,當(dāng)它們轟擊行星的表面時(shí)將會產(chǎn)生氦-3。如果天體存在一個(gè)強(qiáng)大的磁場和濃厚的大氣,太陽風(fēng)難以到達(dá)表面,氦-3也就很難產(chǎn)生。
月球幾乎沒有磁場和大氣,它的表面長期遭受太陽風(fēng)的正面襲擊,所以月表積累了豐富的氦-3,可開采的儲量估計(jì)可達(dá)100萬噸,遠(yuǎn)超地球的幾百公斤。也就是說,月球上的氦-3儲量足夠讓人類用上1萬年。從月壤中提取出氦-3的同時(shí),還能獲得大量的氫、氦和碳等有用的資源。
除了月球之外,其他天體上還有更加豐富的氦-3。由于水星沒有大氣,磁場很弱,并且要比月球更加靠近太陽,體積更大,所以水星上的氦-3儲量非常豐富,估計(jì)可達(dá)900萬噸。另外,NASA的伽利略號木星探測器在1995年發(fā)回的數(shù)據(jù)表明,木星的大氣中也存在豐富的氦-3。
考慮到月球上的氦-3,以及月球作為深空探測的跳板,多個(gè)國家打算在月球上建造基地。此前,俄羅斯邀請中國一同建立月球基地,美國聯(lián)合另外七個(gè)國家開展新的探月任務(wù),NASA計(jì)劃于2024年把人類再次送上月球。
由此可見,嫦娥五號任務(wù)對我國的探月乃至深空探測意義重大。月球或?qū)⒂瓉砣祟惣ち业母偁帲覀儾荒茉馘e(cuò)過眼下的“大航天時(shí)代”。
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