如何利用月球能源？
2006年05月28日14:39

近年來，隨着世界石油價格的持續飛漲，越來越多的國家和組織把目光轉向了月球，因為在月球表面有大量的氦—3，而這種在地球上很難得到的物質是清潔、安全和高效的核聚變發電燃料，可提供便宜、無毒、無放射性的能源，被科學界稱為“完美能源”。據俄新社最近透露，俄羅斯能源火箭公司正計劃組織在月球大量開採氦—3。那麼，真正把月球上的資源轉化成人類可以使用的能源，還有多少路要走呢？

氦—3何以受寵

1985年，專家們通過分析“阿波羅”號載人登月飛船帶回的月球岩土樣品發現，月球上有大量地球上稀有的物質氦—3。
月球上之所以富含氦—3，是由於氦—3大量存在於太陽風中，太陽風由90%的質子（氫核）、7%的α粒子（氦核）和少量其他元素的原子核組成，月球上的氦— 3正是太陽風中的α粒子。月球沒有磁場和大氣，太陽風粒子能直達月面。經過億萬年流星和微流星的撞擊，整個月球表面都不同程度地“吸附”上太陽風的粒子。

其實，月球上有硅、鐵、鋁、鈦和鈣等多種資源，可以用來直接生產建材建造房屋。另外，月球的兩極可能存有1100萬至3.3億噸水冰，它們不僅可以滿足人在月球上生存的需要，水如果分解成氧和氫，還可以成為重要燃料。

但由於現在從地球到月球單程的運輸費約為每噸4000萬美元左右，再加上採掘、提煉和運回地球等費用，開發成本太高。而開發月球上的氦—3是划算的，因為在發電量相同的情況下，使用月球能源氦—3的花費只是目前核電站發電成本的10%，如以石油價格為標準，每噸氦—3價值約40億— 100億美元，是月球上的超級“金礦”。

滿足數千年能源需求

有關氦—3在地球和月球上的儲量目前說法不一：有的說在地球上氦—3儲量為半噸，也有的說是15噸；有的說月球蘊藏的氦—3約為 100萬噸，也有說是沉積在月球上的氦—3大約有5億噸。俄羅斯專家估算，在10—15平方公里範圍內挖掘並加工深度為3米的月壤，即可獲得約1噸氦— 3，足以保證一個功率為1000萬千瓦的發電機組工作1年。

由於100噸的核燃料氦—3就可以滿足地球上1整年的能源需求，所以即使月球蘊藏氦—3約為100萬噸，就可滿足全球數千年的電力需要。目前我國一年的核發電量中大約需要不超過10噸氦—3。

俄羅斯科學家認為，每燃燒1千克氦—3便可產生19兆瓦的能量，足夠莫斯科市照明用6年多。美國航天專家指出，用航天飛機往返運輸，一次可運回20噸液化氦—3，可供美國一年的電力。

採掘、運輸等都是難點

開發、運送月球上的能源還有很多難題需要解決。比如，要實現月球和地球之間的人、貨運輸，首先要有足夠大推力的運載火箭，當年，因為沒有研製出大推力的N—1巨型火箭，蘇聯在載人登月上敗給美國；另外，要在沒有大氣包裹的月球表面着陸，主要只能靠反推火箭來緩衝，如何保障安全是一個大難題。

就算解決了往返運載難題，如何從月壤中提出氦—3，怎樣實現核聚變，科技上都還沒有已知的答案。目前，核聚變的控制問題已進入攻堅戰階段。法國科學家最近宣布，2030年將使利用氦—3進行核聚變發電商業化。

雖然人類已經對月球進行了很多次探索，取得了大量的數據，但要在月球上建立基地，實際開發利用月球資源和環境，還有一個漫長的過程。各國科學家正圍繞月球上氦—3的形成、儲量、採掘、提純、再貯存、運輸及月球環境保護等問題悄然開展相關研究，但認為10年之內難以指望。

　　在月球建核電站

未來解決地球能源不足的主要出路有兩個：一個是核能，另一個是太陽能。為了解決運輸問題，降低成本，不少國家設想直接在月球上建造核電站，電站發出的巨大電力除供月球基地使用外，還將通過激光或微波輸送到位於近地軌道上的能量中繼衛星，再由中繼衛星仍以激光或微波形式傳送給地球。在月球上建核電站也不用擔心核泄漏。

也有人提出在月球上建太陽能基地，因為月球表面幾乎沒有大氣，太陽輻射可以長驅直入，而且很容易滿足用目前光電技術進行太陽能發電需要占用大片光照充足的土地的要求。

每年到達月球範圍內的太陽光輻射能量大約為12萬億千瓦，相當於目前地球上一年消耗的各種能源所產生的總能量的2.5萬倍。假設在月球上使用目前光電轉化率為20％的太陽能發電裝置，則每平方米太陽能電池每小時可發電2.7千瓦時，若採用1000平方米的電池，則每小時可產生 2700千瓦時的電能。這不但解決了未來月球基地的能源供應問題，而且隨着人類空間轉換裝置技術和地面接收技術的發展與完善，還可以用微波傳輸太陽能，為地球提供源源不斷的能源。(司馬杭仁)