未來誰有權利開採月球?為啥可控核聚變一定要用月球上的氦-3?

太空採礦目前只是科幻小説或電影裏的事情,但也有望在未來成為現實,因為這是人類走向深空的必由之路,就像現在的高速路每段都有服務區一樣,太空採礦可以成為人類探索宇宙的中繼站,我們的月球肯定會成為首要的目標。

那麼,月球上富含着哪些珍貴的資源讓人類如此嚮往呢?大量的黃金、鑽石或稀有金屬礦藏?雖然月球上確實藴藏着許多有價值的物質,但這些稀有的礦藏還不至於讓人類去月球上開採。但有兩種物質卻引起了人們的極大興趣,那就是水和氦。

用水作為火箭燃料,或者可作為月球基地的水資源

未來誰有權利開採月球?為啥可控核聚變一定要用月球上的氦-3?

太空旅行是非常昂貴和需要大量資源的項目。從地球發射的火箭需要一次性攜帶巨量的燃料,以擺脱地球強大的引力,然後到達目的地再返回地球。路程越遠、載重越大,需要攜帶的燃料就越多,燃料越多給火箭增加的重量就越大,這意味着又需要更多的燃料來推動火箭進入深空。

將任何物體帶入太空都需要大量的燃料。

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目前人類通過衞星撞擊月球南極隕石坑、分析“月船一號”發揮的數據已經發現了月球上存在水冰的“確鑿證據”,而且數量驚人。這是一個令人興奮的發現,有幾個原因,特別是在未來人們肯定會在月球上建立基地。這些月球上的水可以用來飲用和種植植物,以保障日常的用水。

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而且這些水更直接的用途是製造火箭燃料。水分子由氫和氧組成,這兩種物質可以作為火箭推進劑。水分子可以通過電流在(電解)分解,產生氫和氧,然後儲存為液體,為火箭提供燃料。雖然月球土壤中富含的水冰如何去開採,怎樣去收集,目前仍然是技術難題,但是就算月球上沒有水也阻擋不了人類在月球上長期發展建立基地的想法。

還有一種想法就是在月球軌道上建立一個繞月服務站。這將使火箭在離開地球時只攜帶部分燃料飛向月球,然後在前往下一個目的地之前在月球上補充燃料。或者,我們可以把月球上的燃料運送到近地軌道的燃料庫,讓火箭停靠在離地球更近的地方補充燃料。不管怎樣,這都意味着更有效地利用燃料和能源,這將為宇宙飛船進入深空提供一個跳板,降低太空探索的成本。

氦3可作為能源,那為啥一定要用氦-3呢?

未來誰有權利開採月球?為啥可控核聚變一定要用月球上的氦-3?

為太空探索提供資源是一回事,而我們在地球上每時每刻都需要大量的能量,因此我們更需要為地球上的生產、生活找到一種更加長期清潔有效的能源,逐漸擺脱目前有限、並且污染嚴重的資源(如各種化石燃料)。

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有幸得是,月球已經為我們提供了一種解決方案,其涉及到氦元素,一種有很多用途的元素,當然比平時充氣球或讓聲音變細更有用。例如,理論上氦可以通過核聚變反應產生大量的能量。

充氣球的氦元素也可以用於核聚變。

如果要使用氦作為核聚變的燃料,我們就需要氦的同位素氦-3,它的原子核比“正常”的氦少一箇中子。在極高的温度和壓力下,將其中兩個原子熔合在一起,或者將氦-3原子與氘原子(氫的一種同位素)熔合在一起,會釋放巨大的能量。事實上核聚變正是太陽和其他恆星的能量來源,這與地球上現有的任何技術相比,其產生的能量要大得多!

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將兩個氦3原子融合在一起會產生大量的能量。

未來誰有權利開採月球?為啥可控核聚變一定要用月球上的氦-3?

可控核聚變目前仍是一種理論技術,並沒有實際應用。儘管人類在近近幾十年進行了大量的研究和開發,但至少在10年內不太可能看到可控核聚變技術的應用。因為目前仍然有一些主要的技術障礙需要克服,比如我們需要找到一種方法來控制核聚變的高温材料,以及處理聚變反應中釋放的大量中子,這些中子具有放射性會破壞整個反應堆。而目前的磁力約束核聚變一直都徘徊在盈虧平衡點。也就是説有時輸入的能量,比核聚變產生的能量還要大。

對於氦-3來説,聚變不會釋放中子,也沒有其他的放射性副產品需要處理。與其他一些實驗性的核聚變反應(如氘和氚的聚變)或現有的核裂變過程相比,氦-3這種核燃料是一個巨大的優勢。

未來誰有權利開採月球?為啥可控核聚變一定要用月球上的氦-3?

氦-3可以通過太陽的帶電粒子流(太陽風)在太空中傳播,但是地球的磁場阻止了這些粒子流到達地球表面。而月球上幾乎沒有磁場,所以月球的表面會受到所有帶電粒子(包括氦-3)的轟擊。這使得月球表面的岩石和塵埃層成為了捕獲氦3的理想場所。

未來誰有權利開採月球?為啥可控核聚變一定要用月球上的氦-3?

如果未來的十年或者二十年人類掌握了核聚變,並能將其商業化,那麼月球就真的熱鬧了,將會成為必爭之地,這也是為什麼各國一直對月球充滿興趣的原因。那時估計都沒人去搶石油了。

如果我們能找到一種經濟有效的方法來開採月球表面的氦-3,將其運回地球,然後利用它通過核聚變來產生能量,我們就能徹底解決地球的能源問題,還不會產生放射性副產品,也不會產生温室氣體排放。不過,現在離未來還有很長一段路要走。

未來誰能開採月球?

未來誰有權利開採月球?為啥可控核聚變一定要用月球上的氦-3?

儘管存在很多的挑戰和難題,但未來月球的資源足以激勵來自多個國家的私人公司和太空機構爭相去月球採礦。這就提出了兩個非常重要的問題:誰能開採月球?月球採礦會對地球產生什麼影響?

開採所有的氦不會導致月球從天上掉下來。採礦作業也不會對月球產生大的影響,即使月球失去其總質量的1%,對其軌道的影響也不大,也不會對地球海洋的潮汐產生影響,我們大可放心。

至於所有權,1967年的聯合國外層空間條約規定,任何國家都不能擁有外層空間任何天體的所有權,這主要是為了防止美國當年亂搞。然而,限制了國家,但不會阻止私人公司把月球作為他們自己的商業財產。目前並沒有相關的規定限制私人公司開採,這也是目前美國扶持私人公司的原因。

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