1.我在月球上的一天2.圍繞“月球”這個話題,展開聯(lián)想,5、6百字左右3.我是一...

【專家解說】：月球暢想 開發(fā)能源基地 正當人類為煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)化石燃料逐漸枯竭而擔憂之時,月球巖土給人們帶來無限的希望：科學(xué)家們研究美國阿波羅號飛船從月球上取回的巖土發(fā)現(xiàn),巖土中含有大量的氦-3,這是核聚變發(fā)電的寶貴燃料. 近些年來新一輪探月活動之所以越來越熱鬧,除了科學(xué)研究方面的強烈追求外,經(jīng)濟利益方面的追求是個重要因素,而大力開發(fā)利用月球上的寶貴物質(zhì)氦-3作為地球上替代能源,則是經(jīng)濟利益追求的一個重要方面. 在地球上靠打能源牌實現(xiàn)強國夢的俄羅斯,也想把這張牌打到月球上去.俄羅斯能源火箭航天集團早就做出明確的計劃,要在2015年派載人飛船到月球上建立永久性基地,并著手全力開發(fā)利用月球能源. 因快速發(fā)展帶來能源緊缺的中國,在推動建立節(jié)約型社會、努力實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的同時,對開發(fā)利用月球上的能源也充滿了期待,中國探月工程首席科學(xué)家歐陽自遠就曾多次表明十分看好開發(fā)利用月球上的能源. 美國科學(xué)界和輿論界對中國和俄羅斯探月活動的意向也十分敏感,在今年2月出版的美國《新聞周刊》上刊載一篇題為《新的月球競賽》的文章,文中明確指稱：在探月方面 “驅(qū)使中俄的動力就是能源”. 到月球上建立能源基地,為人類尋找新的替代能源,這是人類共同的理想. 月球傳來希望 隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源消耗的迅速增加,煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)的化石能源面臨著枯竭的危險,據(jù)專家們預(yù)測,傳統(tǒng)化石燃料至多能維持到本世紀中期. 人類早就千方百計地從太陽能、水能、風(fēng)能、生物能中尋找新的替代能源.這些能源都很重要,但專家們認為,它們都有自身的局限性.太陽能的能流密度太低,隨晝夜、晴雨、季節(jié)的變化很大,難以成為大規(guī)模的工業(yè)能源,只能滿足家庭以及一些特殊需要；水能增長的速度跟不上能耗增長速度,并對生態(tài)、生物鏈產(chǎn)生難以估量的影響；風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕艿馁Y源和利用也各有局限,在未來的能源開發(fā)中作用不大；生物能倒是一種可以大規(guī)模使用的再生能源,但再生速度也難以趕不能源消耗增長的需要. 于是,人們把目光轉(zhuǎn)向了核能,首先寄希望于以原子彈所用的裂變物質(zhì)鈾-235或钚-239進行裂變發(fā)電.許多發(fā)達國家的核電發(fā)展十分迅速,法國的核電能源都占了全部能源的百分之七十多.我國核電發(fā)展時間不長,核電運行機組裝機容量只占全國發(fā)電裝機容量的1.59%,累計發(fā)電量只占總發(fā)電量的2.3%,國家規(guī)劃要加大發(fā)展力度,在今后15年間至少每年要批準建設(shè)一座大型核電站.但是,用作核裂變發(fā)電的燃料畢竟有限,核污染和核安全雖可以做到有效控制,但總是讓人心里不踏實.上世紀80年代前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故發(fā)生后,就使不少發(fā)達國家核電事業(yè)的發(fā)展停滯了相當長一段時間,直到近幾年才有所緩解. 目前,人們正在致力于研究開發(fā)可控核聚變發(fā)電,其中一個世界性的項目就是“國際熱核反應(yīng)堆”,歐盟和中國、美國、日本、韓國、俄羅斯、印度等國都先后陸續(xù)參與,已經(jīng)過20多年的努力,現(xiàn)正進入艱巨的攻堅階段.人們對此寄于巨大希望,將它比作“人造太陽”,稱之為“21世紀的人傳給后代的紀念碑”,并力爭在30年到50年之間投入商業(yè)化應(yīng)用. 以這種方式發(fā)電目前主要考慮利用從海水中提煉出來的氘和氚作燃料,這種燃料當然十分充足,可以取之不盡,用之不竭.但是,氚本身具有放射性,在氚核反應(yīng)過程中,伴隨核聚變能的產(chǎn)生而產(chǎn)生大量的高能中子,這對核反應(yīng)裝置產(chǎn)生嚴重的放射性損害,解決這一難題十分困難,因而影響了這一研究開發(fā)的進展速度,最好的燃料是氦-3,而地球上的氦-3極為稀缺,估算總量只有幾噸到十幾噸. 正當人們進行艱苦探索之際,從月球巖土樣品的研究中傳來喜訊：這些巖土中含有大量的氦-3. 氦-3成為至寶 氦-3是氦的同位素,含有兩個質(zhì)子和一個中子.與氚相比,它是一種清潔、高效、安全的核聚變發(fā)電的燃料.它聚變反應(yīng)的能量大；聚變反應(yīng)時主要產(chǎn)生高能質(zhì)子,不會形成強大的中子輻射,對環(huán)境保護更為有利；它本身不僅沒有放射性,而且反應(yīng)過程中無緩發(fā)中子,無裂變物質(zhì),衰變余熱小,維修和部件更換更容易,更易于控制,因此受到國際核聚變界的廣泛重視. 月球上的氦-3來自太陽風(fēng).太陽風(fēng)由90%的質(zhì)子（氫核）、7%的高能粒子（氦核）和少量其他元素的原子核組成,氦-3正是太陽風(fēng)中的高能粒子.月球上沒有磁場的干擾和大氣層的阻隔,太陽風(fēng)粒子流能直達月球表面,被月球上的巖土所“吸附”.月球形成已經(jīng)40多億年,由于流星和微流星的頻繁撞擊,月球上的巖土不斷翻騰、濺射,在縱向和橫向上充分混合,“吸附”了氦-3的巖土也越來越厚. 在月海地區(qū)至少有9到10米厚,在月陸地區(qū)也有4到5米厚. 月球的直徑有3476公里,表面積有3800萬平方公里,雖然只有地球表面積的十四分之一,大約相當于中國陸地的四倍,但月球被專家們稱為“太陽風(fēng)粒子收集器”.據(jù)測算,月球上的氦-3儲量大約有100萬噸到500萬噸,甚至有人估算有5億噸.在地球上的大氣和天然氣中也有少量的氦-3,在核反應(yīng)中也會產(chǎn)生氦-3,但整個地球上的儲量與月球上的儲量不可同日而語,所以它對地球人類充滿了誘惑力. 據(jù)專家們測算,如果在10―15平方公里范圍內(nèi)挖掘并加工深度為3米的月球巖土,就可以提取約1噸的氦-3,足以保證一個功率1000萬千瓦的發(fā)電機組工作1年.每燃燒1公斤氦-3就可產(chǎn)生19兆瓦的能量,足夠供莫斯科市照明用6年多.用美國的航天飛機往返運輸,一次可運回20噸液化氦-3,可供美國一年的電力.我國每年大約只需要10噸氦-3,就可以滿足全年能源的需要.按照全球目前的能源需求水平,一年有100噸氦-3就能滿足全世界的消耗,這些氦-3一年用航天飛機運輸三五次就夠了.按照這樣的推算,月球上的氦-3可以供地球用上幾千年甚至上萬年. 專家們對在月球上采掘加工氦-3并運回地球發(fā)電進行了成本對比分析,得出的結(jié)論是在經(jīng)濟上完全劃算,因為在發(fā)電量相同的情況下,使用月球上的氦-3,其花費只是目前核電站發(fā)電成本的10%.如果以目前的石油價格為標準,每噸氦-3價值高達40億到100億美元,這真是月球上的無價之寶. 利用氦-3設(shè)想 月球上的氦-3儲量如此豐富,利用氦-3進行核聚變發(fā)電具有如此巨大的優(yōu)勢性,各國專家由此提出了許許多多的設(shè)想. 第一類設(shè)想是在月球上建立氦-3采掘廠,將采掘加工出來的氦-3運往地球發(fā)電. 人們要從地球上運送若干套掘土機、傳送帶、運載車、分類篩選設(shè)備等開采設(shè)備到月球,在月球上選擇含氦-3較豐富的區(qū)域建立采掘加工廠.先將月球巖土開掘出來,經(jīng)過粉碎篩選,放入真空加熱釋氣爐中,加熱到600℃,90%以上的氦氣就釋放出來了.將這些含有氦-3和氦-4的氦氣送入分離設(shè)備中進行分離處理,即可得到純度為99.99%氦-3.再將這些氦-3液化,就可以運回地球.在提取、分離和液化過程中,可以盡可能地利用月球上的太陽能和晝夜溫差大等特殊的自然環(huán)境,合理降低成本. 在采掘加工好氦-3后,可以用與目前航天飛機大小相當?shù)牟惠d人運輸飛船,往返地球和月球之間進行氦-3的運輸,一次可運載20噸到30噸液態(tài)氦-3回地球.在地球上可建立起美國威斯康星大學(xué)設(shè)計的托卡馬克氦-3核聚變反應(yīng)堆進行聚變發(fā)電.當然,這種反應(yīng)堆的許多技術(shù)還正在研究開發(fā).不過,法國科學(xué)家對此充滿信心,他們最近宣布,2030年就可以利用氦-3進行核聚變發(fā)電,并可實現(xiàn)商業(yè)化. 第二類設(shè)想是在月球上建立氦-3核聚變發(fā)電廠就地發(fā)電,并設(shè)法傳送回地球使用. 為了減少氦-3運輸?shù)穆闊?降低發(fā)能源供應(yīng)的成本,不少國家設(shè)想將地球上實驗使用成熟的核聚變發(fā)電設(shè)備送往月球,直接在月球上建造核電站,就地利用氦-3發(fā)電.這些巨大的電力除供給月球基地使用外,絕大部分通過激光或微波輸送到位于近地軌道上的能量中繼衛(wèi)星,由中繼衛(wèi)星仍以激光或微波形式傳送到地球電力接收站,再由地球電力接收站分送到全球各地用戶.在月球上建造核電站還不必擔心核泄漏帶來的污染和安全問題. 第三類設(shè)想是直接用氦-3,或者是采掘加工氦-3過程中產(chǎn)生的氫氣作火箭和飛船的燃料. 由于月球上沒有大氣的影響,月球的引力也只有地球的六分之一,月球被當作將來向火星等其他星球發(fā)射探測器和飛船的理想之地.在這里不必等待發(fā)射窗口,所需要的火箭推力也只相當于在地球上發(fā)射的六分之一.將來在月球上采掘加工的氦-3可以直接用作火箭或飛船的燃料,地球上的載人飛船也可以到月球上停留加注氦-3作燃料,然后再飛向火星或其他星球.同時,月球土壤中每提取一噸氦-3,還可以得到6300噸的氫,氫也可以作火箭的燃料. 能源基地遠眺 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,關(guān)于開發(fā)利用月球上的氦-3的種種設(shè)想一定會越來越豐富多彩,越來越詳盡具體,越來越接近最終的實踐,絕對不會是紙上談兵或空中樓閣.而且,在月球上建立能源基地不僅僅是開發(fā)利用氦-3,月球上的太陽能也有很廣闊的開發(fā)利用前景. 月球上的太陽能是極為豐富的,因為沒有大氣層的影響,太陽輻射可以長軀直入,每年到達月球范圍的太陽光輻射能量高達12萬億千瓦,相當于目前地球上一年消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的2.5萬倍.采用目前非常成熟的光電轉(zhuǎn)換技術(shù),在月球上進行太陽能發(fā)電是比較容易的,而且不必擔心土地的占用,在月球上可以無限制地鋪設(shè)太陽能電池板. 許多專家對在月球上利用太陽能發(fā)電都有十分濃厚的興趣.專家們測算,如果用光電轉(zhuǎn)化率為20%的太陽能發(fā)電裝置,每平方米太陽電池每小時可發(fā)電2.7千瓦時,若采用1000平方米的電池,則每小時可產(chǎn)生2700千瓦時的電能.這些電能同樣可以通過激光或微波輸送到中繼衛(wèi)星,再傳送到地球電力接收站,直至送到全球各地用戶. 考慮到月球上白天和黑夜都相當于14個地球日,太陽能發(fā)電廠可優(yōu)先建造在太陽光照時間較長的兩極地區(qū).隨著月球基地建設(shè)的發(fā)展,還可以通盤考太陽能發(fā)電廠的布局,有的建造在月球的正面,有的建造在月球的背面,形成全球性的并聯(lián)式太陽能發(fā)電廠,太陽能發(fā)電廠與核電廠還可以實行聯(lián)網(wǎng).這樣不僅可以平穩(wěn)充足地供應(yīng)月球基地用電,也可以平穩(wěn)充足地向地球送電. 在可以想象的未來,由氦-3采掘加工廠、核發(fā)電廠和太陽能發(fā)電廠組成的月球能源基地,不僅可以為月球的長夜帶來光明,為月球的開發(fā)利用帶來強大的動力,也可以為地球的能源接替做出無可估量的貢獻,為人類飛向火星等其他星球加油增力. 試看將來的月球,絕不僅僅是供人類欣賞的“冰輪”,而是一個可以推動整個宇宙開發(fā)利用的強有力的巨輪!