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        月球基地不再遙遠

        2022-11-25 04:42:35張凱
        太空探索 2022年10期
        關鍵詞:月壤核聚變嫦娥

        □ 張凱

        9月9日,我國宣布在月球樣品研究中發(fā)現(xiàn)了“嫦娥石”,這也是在月球上發(fā)現(xiàn)的第六種新礦物。其實,近年來月壤研究已經(jīng)帶給人們很多驚喜,比如出乎預料的水資源,還有氦-3等新能源更簡易的提取方法,另有月壤特殊的建筑用途等。隨著相關成果不斷涌現(xiàn),助力人類飛向月球的航天技術也取得進展,足以讓人們對未來建設月球基地、開發(fā)月球的前景充滿期待。

        2020年12月17日,嫦娥五號返回器攜帶1731克月球“土特產(chǎn)”返回地球,給我們提供了了解月球更多信息的良機。目前科研人員已在巖漿分異、太空風化、生物能轉化等方面取得了一系列成果,初步了解到月球樣品的形貌及礦物組成。這次發(fā)現(xiàn)的“嫦娥石”就是科研人員取得的重要成果。

        “嫦娥石”是漂亮的柱狀透明晶體,作為磷酸鹽礦物,存在于月球玄武巖顆粒中,伴生有鐵橄欖石、鈦鐵礦、隕硫鐵等。而月壤研究是典型的前沿基礎科學研究,能帶動一系列相關科學技術進步,這次發(fā)現(xiàn)“嫦娥石”的高新技術手段就值得關注。

        據(jù)悉,X射線透過礦物晶體時,與晶體內(nèi)規(guī)則排列的原子相遇,發(fā)生散射,進而顯示出了與晶體結構相對應的特有衍射現(xiàn)象??蒲腥藛T據(jù)此從14萬個月球樣品顆粒中分離出1個約10微米大小的單晶顆粒,并成功解析其結構。毫無疑問,類似技術手段將助力科研人員進一步深入研究月球成分,有望建構起月球演化歷史模型,總結出月球環(huán)境變化規(guī)律,善加利用。

        前不久,我國科研人員首次成功在月壤樣品中獲得了未來核聚變能源資源氦-3的含量和提取參數(shù)。這為我國后續(xù)進行月球氦-3 資源分布遙感偵測、估算資源總量乃至未來開發(fā)都提供了寶貴的基礎科學數(shù)據(jù)。

        要知道,氦-3作為未來可控核聚變的燃料,預計產(chǎn)生的能量是鈾-235核裂變的10倍以上。從理論上講,100噸氦-3核聚變所貢獻的能量可供全人類使用1年。另外,氦-3有助于構建極低溫環(huán)境,超導、量子計算機等前沿科研也將受益匪淺。

        隨著我國科研人員對月壤的研究逐漸深入,常溫下利用鈦鐵礦顆粒篩選、提取氦-3,已經(jīng)有了比較可行的新思路。

        人類想要在月球上長期生存,最大的挑戰(zhàn)就是獲取足夠的持續(xù)維持生命活動的水和氧氣。傳統(tǒng)觀點對這方面比較悲觀,但近年來科研人員似乎發(fā)現(xiàn)了更多的可能。

        嫦娥五號返回器攜帶的月壤、月巖樣品中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了水資源,尤其是礦物表層中存在大量的太陽風成因水。而月球南極的萬米深坑中很可能存在歷史悠久的水冰,因此包括我國在內(nèi)的多國下一步探月計劃已經(jīng)瞄準月球南極。

        如果找不到足夠的月球天然水資源,也有其他“補救”方法:利用月壤中的含氧鐵礦物,再用氫刺激還原反應,同樣有望制得淡水,人類就能邁出在月球上生存的第一步了。接下來,利用核電池或太空太陽能發(fā)電站等供能,可促使月球水資源發(fā)生電解,得到氧氣和重要的能源氫氣,為建設月球基地、在月面正常工作生活打下基礎。

        人類對月球的探索仍是“初窺門徑”,存在很多有待破解的秘密。但我們可以大膽暢想,隨著科學研究不斷證明開發(fā)地外空間的可行性,月球基地已越來越近,開發(fā)月球也不再遙遠。

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