青少年科普知识枕边书:航天知识全知道-月球上的能源宝藏
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    人们一直在致力于寻找清洁的替代能源,然而几十年来却未能如愿。每当一种新能源似乎通过测试,总会有人发现其致命的缺陷。核能、风能、太阳能、水电的运用都有一定的局限性。核裂变太危险,风能并不稳定,太阳能受限于天气和云层,水力发电水坝破坏自然环境。因此科学家有个新想法,为什么我们不在外太空中寻找能源呢?科学家们首先把目光瞄准了月球。

    “阿波罗”宇宙飞船登月时,宇航员从月球表面带回了月球岩石和尘埃。当科学家将月球尘埃加热以后,发现有氦元素的放射性,经过进一步的分析,认定这是氦的一种同位素氦 –3。它原本大量存在于太阳喷射出来的高能粒子流(太阳风)中,在几乎没有大气的月球上,“太阳风”直接降落下来,久而久之,在月面的沙粒、岩石中,大约积聚有上百万吨这种材料。虽然当时已经知道月球上存在大量的氦 –3,但科学家们并不知道它有什么价值。十多年后,美国科学家发现,当氦 –3被加热到很高的温度并与氘结合时会放出巨大的能量,而且不放出任何具有污染性或者放射性的物质。如果用氦 –3作为核聚变的原料,可以建成最最安全的核电厂。可惜的是,地球上的氦 –3极为稀少,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。可不可以开发月球上的氦 –3来建设核电厂呢?美国科学家算了一笔账:月球岩石和尘埃中含有的氦 –3所能提供的电能,已超过美国全国需要量的50万倍,开采、加工和运回氦 –3所消耗的能量,与用氦 –3发电得到的能量之比为1∶250,而煤和铀分别是1∶16和1∶20。如果美国用宇宙飞船一次运回20吨液化氦 –3,就可为美国提供1年所需电力的燃料,其价值相当于500亿美元,这是相当有利的。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,这些副产品也有着巨大的价值。

    月球上除了拥有氦 –3,还拥有大量的太阳能。早在1979年,美国宇航局专家就提出要在月球上建造太阳能电站,经过讨论,大家一致认为这是一个极好的建议,不仅能够实现,而且有着广阔的发展前景,这是因为在月球上建造太阳能电站比花费巨大的投资建造太阳能卫星电站要优越得多。首先,在月球上建造太阳能电站,不需要耗资巨大的大型卫星,也免去了将卫星送上轨道的麻烦,电站可以在月球上就地取材建造,这样就可以节省大量的人力和物力;其次,发电站建造在月球上,发电设备和向地面传送电能的激光器或微波器可以不受卫星的限制,制作得大一些,使发电能力和传送电能的效率大幅度提高;最后,由于月球所处的独特位置,也使它成为建造太阳能电站最理想的地方。如果发电站建在月球的南极或北极上,那么太阳光时刻都能照射在发电站的建筑物上,而且这个建筑物在任何时候都是一半向阳一半背阳,这样,向阳的一面与背阳的一面的温差可达500℃,形成了最理想的温差发电环境。在这种情况下,装在发电设备中的工作液体就会沸腾起来,变成高速气体冲向汽轮机,使汽轮机高速旋转,带动发电机发出电来。

    由于月球既绕自身的旋转轴旋转,又绕地球转圈,两种转动是同步一致的,即月球自转一圈,同时也绕着地球转过一周,因此,月球就能始终以它的一面对着地球,如同同步通信卫星固定在地球上空一般,这样就便于激光器或微波器安置在向地球的一面,使它们能正好直接向地面发射激光或微波束,把电力送到地球上。地球上设有地面接收站,能接收从月球发来的激光或微波束,并将它们变成电能输入电网,供用户使用。

    能源危机是21世纪人类社会生存、发展面临的最严重问题之一,开发月球上“洁净”的核能与太阳能,给人类未来展示了美好的前景。

    知识链接

    目前,氦 –3在月球上的分布特征还不是很清楚,因而它的提取是世界各国科学家面临的一大难题,只有通过大量的探测和重返月球进行实地考察,才能获得较为满意的回答。我国探月工程的一项重要计划,就是对氦 –3含量和分布进行一次详细勘察,为人类未来利用月球核能奠定基础。

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