2020年12月17日，我國(guó)嫦娥五號(hào)月球探測(cè)器，帶著采集到的1731克月壤，成功降落地球，看上去數(shù)量雖然不多，但相比當(dāng)年對(duì)著0.5克月壤進(jìn)行研究，這已經(jīng)是天翻地覆般的進(jìn)步了。
我國(guó)科研人員歷時(shí)一年多研究分析之后收獲頗豐，在月壤中發(fā)現(xiàn)一種稀缺物質(zhì)，100噸該類物質(zhì)產(chǎn)生的能量可供全球使用1年，其價(jià)值更超過(guò)200億元/噸。這種價(jià)值連城的物質(zhì)是什么？具體有何用途？又如何才能為人類所用呢？
這次的重大發(fā)現(xiàn)，是由中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、航天五院錢(qián)學(xué)森實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院物理研究所和南京大學(xué)等聯(lián)合團(tuán)隊(duì)共同發(fā)布的。研究人員發(fā)現(xiàn)一些月壤顆粒表面覆蓋著玻璃狀晶體，而這些“玻璃”內(nèi)部存在氦-3氣體形成的氣泡。
氦-3在地球上是一種非常稀缺的元素，估計(jì)儲(chǔ)量僅為0.5噸左右，而研究人員分析，月球上可能至少存在100萬(wàn)噸。另?yè)?jù)成都科協(xié)介紹，每噸氦-3價(jià)值超30億美元，按目前匯率計(jì)算，每噸超過(guò)200億元人民幣。
一邊是0.5噸，一邊是100萬(wàn)噸，為何近在咫尺的兩個(gè)星球，儲(chǔ)量會(huì)相差如此巨大呢？
據(jù)研究人員介紹，氦-3主要來(lái)源于太陽(yáng)風(fēng)，地球因?yàn)橛写艌?chǎng)和大氣保護(hù)，太陽(yáng)風(fēng)難以抵達(dá)地面，導(dǎo)致氦-3的儲(chǔ)量非常少。而月球則不存在磁場(chǎng)和大氣層，太陽(yáng)風(fēng)可以直接降落到月球表面，攜帶的氦-3就被保存下來(lái)，儲(chǔ)量超過(guò)地球也就不奇怪了。這意味著，月亮?xí)駮裉?yáng)就能獲得氦-3，輕輕松松實(shí)現(xiàn)“躺贏”。
氦-3到底有何用處呢？在現(xiàn)有科技條件下，氦-3被認(rèn)為是最理想的核聚變材料。
它是氦元素的一種同位素，可以用于核聚變，為人類提供巨大能量。我們以年發(fā)電量100萬(wàn)千瓦的電站為例，火力發(fā)電需要耗費(fèi)200萬(wàn)噸煤，而采用核裂變技術(shù)的核電站，需要30萬(wàn)噸核燃料，如果通過(guò)核聚變技術(shù)來(lái)發(fā)電，只需要0.6噸核燃料就足夠了。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，100噸氦-3進(jìn)行核聚變所能提供的能量，就可以滿足全球一年的需求，而月球上的100萬(wàn)噸氦-3，按目前數(shù)據(jù)計(jì)算可滿足人類一萬(wàn)年的能源需求。
更重要的是，這種能源是真正的清潔能源，在核聚變過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生中子，也就沒(méi)有二次輻射危險(xiǎn)，堪稱綠色環(huán)保無(wú)污染。不像現(xiàn)在的核電站一樣會(huì)產(chǎn)生大量核廢料，需要進(jìn)行非常復(fù)雜的后續(xù)處理，如果像切爾諾貝利或日本福島那樣發(fā)生事故，更可能帶來(lái)巨大的災(zāi)難。
目前，中國(guó)是世界上最有希望率先將核聚變用于現(xiàn)實(shí)的國(guó)家，2021年12月底，在中科院團(tuán)合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的等離子體物理研究所，實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（又稱“人造太陽(yáng)”），實(shí)現(xiàn)了1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行，這是目前世界上該裝置運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間，參與試驗(yàn)的科研人員表示，樂(lè)觀估計(jì)2035年這一技術(shù)即可投入商用，到時(shí)氦-3就真正有了用武之地。
其實(shí)，月球上存在氦-3并不是新發(fā)現(xiàn)，二十世紀(jì)中后期人類就知道月球上有這個(gè)寶藏了，在二十世紀(jì)末，還興起過(guò)一輪“月球淘金熱潮”。不過(guò)當(dāng)時(shí)科學(xué)家普遍認(rèn)為，氦-3與月壤顆粒緊密融合在一起，必須借助700度以上的高溫，才可能將氦-3提取出來(lái)。在地球上制造一個(gè)700度高溫的環(huán)境非常簡(jiǎn)單，但想要將它搬到月球上，就不是現(xiàn)代科技所能實(shí)現(xiàn)的了。
再加上當(dāng)時(shí)核聚變技術(shù)主要停留在理論層面，因此人們認(rèn)為氦-3暫時(shí)不具備開(kāi)采條件。但現(xiàn)在隨著核聚變技術(shù)突飛猛進(jìn)，以及我國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)氦-3以氣泡形式存在，徹底改變了過(guò)去的認(rèn)知。我國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)，月壤中鈦鐵礦顆粒表面存在一種非晶玻璃，直徑大約為5至25納米的氦-3氣泡，就存在于玻璃與礦粒的交界處，并不是像之前認(rèn)為的那樣與礦物融合在一起。
這一發(fā)現(xiàn)也就意味著，只要打破鈦鐵礦顆粒外表的玻璃層，氦-3就可以輕松釋放出來(lái)，所以要提取氦-3，完全不需要700度的高溫，只要把鈦鐵礦顆粒碾碎就可以了。
而要收集月表的鈦鐵礦，只需要一塊大磁鐵就能勝任，因?yàn)殁佽F礦具有弱磁性，可以被磁鐵輕松吸出來(lái)，這樣的開(kāi)采條件無(wú)疑比之前認(rèn)為的要簡(jiǎn)單很多。
氦-3為何會(huì)以氣泡的形式存在于這些顆粒中呢？
研究人員分析認(rèn)為，因?yàn)楹ぴ睾苋菀妆烩佽F礦吸引，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)降臨月球表面時(shí)，氦元素就會(huì)與鈦鐵礦顆粒融合，后來(lái)環(huán)境發(fā)生變化，導(dǎo)致鈦鐵礦表面產(chǎn)生玻璃狀晶體，而礦物顆粒里的氦元素在向外釋放過(guò)程中，被結(jié)構(gòu)致密的玻璃晶體阻隔，就在兩者交界面形成氦-3氣泡了。
不過(guò)，雖然開(kāi)采條件比以前容易了，但以目前人類科技而言，想要大規(guī)模開(kāi)采依然是非常困難，因?yàn)楹?3在月球上分布非常分散，想要大規(guī)模采集就需要把整個(gè)月球翻一遍，但現(xiàn)在的人類顯然還做不到，無(wú)法運(yùn)送如此多的人力和設(shè)備，前往月球開(kāi)礦。
雖然目前人類已經(jīng)有建立月球基地常駐月球的計(jì)劃，但主要還是以科研為主，至于開(kāi)礦那還是非常遙遠(yuǎn)的事情。
百萬(wàn)噸級(jí)的氦-3元素已經(jīng)夠讓人垂涎欲滴了，而月球的財(cái)富并不止于此，上面還存在著大量的其他資源。
目前，已知月球礦物種類達(dá)到100多種，一些是地球上從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的，還有一些雖然地球上也有，但儲(chǔ)量和月球上相比差距巨大，譬如鈦元素，地球估計(jì)儲(chǔ)量為20億噸，而月球儲(chǔ)量則超過(guò)100萬(wàn)億噸，達(dá)到地球的50萬(wàn)倍以上。所以，如果能到月球上做“礦老板”，那真是輕輕松松一夜暴富。
人類最大的悲哀是什么？就是明知有寶山擺在面前，卻沒(méi)辦法把它搬回家！現(xiàn)在，壓力又來(lái)到中國(guó)航天這邊，希望航天科技人員再接再厲，讓中國(guó)人早日在月球安家落戶，搶占開(kāi)發(fā)先機(jī)，把月球?qū)氋F的資源轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在可以用的能源，為人類持續(xù)發(fā)展提供更大助力！
參考資料：
徐琳等，月壤中的氦-3，2003，萬(wàn)方
鄧柏權(quán)等，月球氦-3與未來(lái)的新能源，2003，知網(wǎng)
羽中，月球氦-3能源可供人類用萬(wàn)年，2006，維普網(wǎng)
作者：芒果很忙 校稿編輯：小宛
