月球土壤,將是未來核聚變的潛在原材料,嫦娥五號功不可沒

月球土壤,將是未來核聚變的潛在原材料,嫦娥五號功不可沒

我國的嫦娥五號探測器於2020年11月24日,在海南文昌發射場,由長征五號遙五運載火箭成功發射,實現了區域軟著陸以及採集月壤樣本返回的既定目標,在2020年12月份成功返回地球,標誌著我國嫦娥探月工程「繞、落、回」三步走的目標如期順利完成。

了樣本封裝、著陸器上升、與軌道器對接、樣本轉移等工序,成功將這些月球樣本


嫦娥五號探測器攜帶著光學相機、礦物光譜闡發儀、採樣剖面測溫儀、月壤氣體分析儀等儀器設備,可以實時對著陸區域的月球環境以及月壤基本特性進行測試分析,除此之外還搭載著岩芯鑽探機和機器取樣器等設備,在著陸後沒多久就「馬不停蹄」地開展了月球地表鑽探工作,一共採集了1.73公斤的月壤樣本。此後,自動完成了樣本封裝、著陸器上升、與軌道器對接、樣本轉移等工序,成功將這些月球樣本帶回地球。

開展了月球地表鑽探工作,一共採集了173公斤的月壤樣本。此後,自動完成


按照計劃,我國將對採集回來的月壤樣本進行長期、系統地實驗研究,主要包括月壤的結構和特性、物質組成、形成演化過程分析、宇宙輻射和太陽風對月球的作用等等,進而深入研究月球的形成原因以及演化歷史。在2021年的7月份,我國一共向13家研究機構發發了第一批31個月壤樣本,總重量為17.47克。

之外還搭載著岩芯鑽探機和機器取樣器等設備,在著陸後沒多久就「馬不停蹄」地


在對月壤進行分析和研究的諸多領域中,其中有一項尤其受到關注,那就是將月球土壤作為核聚變動力的潛在來源。眾所周知,目前人類利用核能的方式,主要還是以核裂變為主,雖然通過核裂變產生的能量也是一種清潔能源,但由此而產生的大量核廢料,仍然是一種潛在的長期污染因素,而且在操作不當、地質運動等突發事件發生時,核電站還極有可能泄露甚至爆炸,嚴重威脅人類以及生態系統安全。

儀器設備,可以實時對著陸區域的月球環境以及月壤基本特性進行測試分析,除此


所以,現在一些國家包括我國在內,都在大力研究利用核聚變來發電的技術,也就是說「人造太陽」,這是目前人類能夠利用核能最為清潔的一種方式。在研發過程中,目前大多都選擇氘和氚這兩種氫的同位素作為「原材料」,在地球特別是海水中的含量十分豐富。不過,與氦3相比,氘和氚的能源償還比例相差得太多,而且氦3與氘進行聚變反應時不會產生輻射,所以目前氦3已經成為世界公認的非常高效、清潔和安全的核聚變材料。

號探測器攜帶著光學相機、礦物光譜闡發儀、採樣剖面測溫儀、月壤氣體分析儀等


但是,地球上的氦3含量非常少,總量還不到1噸,可供人類開採的甚至不足500公斤。而月球上的氦3就相對豐富得多,從採集回來的月壤成分比例可以推測出,月球上的氦3,僅能夠開採和利用的就達到100萬噸之多,按照能量轉化比率看,100噸的氦3就能滿足全球1年的能源需求,也就說月球上的氦3如果能夠有效利用,地球上的能源需求至少可以滿足1萬年,能源危機就此完全可以化解了。

落、回」三步走的目標如期順利完成。嫦娥五


只不過,核聚變的研究,目前還處於探索和起步階段,還有很多的瓶頸問題需要破解,一旦實現突破,那麼月球將成為地球能源的「後花園」,在上面開採氦3資源,也估計會成為未來幾十年內的一場太空資源爭奪的前線。

北京地質研究所獲得了50毫克的月壤樣本,目前正在使用專門設計的設備,來確定月壤樣本中氦的含量。在研究的過程中,盛放樣本的容器會不斷給樣本進行加熱,溫度直達1000攝氏度,據此來探測分析月壤中氦3的含量以及對氦3進行提取的一些環境參數,比如什麼溫度下能夠高效地提取氦3。

既定目標,在2020年12月份成功返回地球,標誌著我國嫦娥探月工程「繞、


此外,該研究所還以這些月壤為實驗對象,測試分析其中放射性鈾的含量水平。正如北京地質研究所的項目負責人說的那樣,該項研究,不僅對於未來在月球上開發這些潛在的核能資源具有重大價值,而且對於研究月球本身以及與地球之間的關係,也具有重要的現實意義。

中國科學院地質與地球物理研究所也獲取了一些月壤樣本,該研究機構重點研究的方向是樣品的地球化學同位素特徵,目前也正處在緊張有序的研究進程中。通過該項研究,可以確定採集區域土壤的具體歷史信息,也就是測定它的年齡,與此同時,還可能提供出這片區域最近一次發生火山活動的新信息,從而為月球的形成和演化提供最新的見解。

,由長征五號遙五運載火箭成功發射,實現了區域軟著陸以及採集月壤樣本返回的


由於月球和地球的形成時間比較接近,不過地球由於是一顆非常「活躍」的行星,無論是內部地質運動,還是表面的物質遷移,使得地球上遺留遠古時期的記錄信息非常少,相比較而言,月球的內核在很久以前就已經完全冷卻了,而且表面也沒有隨著大氣、水體等運動而產生的頻繁物質遷移,能夠很好地保留著遠古時期的地質記錄,所以在一定程度上,可以填補地球某些地質歷史的空白。

我國的嫦娥五號探測器於2020年11月24日,在海南文昌發射場


目前,第一批被分配的月壤樣本,正在這些研究機構中發揮著「餘熱」,一些關於古老月球的秘密,將陸續會被我們揭開。現在,嫦娥五號採集月壤的第二批樣品申請已經開放了一段時間,待評審之後,將有新一批月壤投入到更加前沿、更多領域的實驗研究中去。而我國又將於2024年開啟嫦娥六號的發射工作,計劃在月球的南極採集月岩樣品,我們認識月球的機會和深度,無疑將會進一步拓展,屆時我國嫦娥探月工程勢必又會迎來一個新的里程碑!

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