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每吨30亿美元!嫦娥五号带回罕见物质,究竟有多重要?

与地球一样,月球也是处于太阳系的宜居带中。但与充满生机的地球形成鲜明对比的是,月球一片死寂,表面几乎没有大气,到处都是陨石坑。月表直接暴露在险恶的宇宙环境中,这里是液态水和生命的禁区。

尽管如此,月球仍然吸引人类前去探索,因为那里不仅有地球起源之谜的答案,而且还有未来人类迫切需要的一种罕见宝物:氦-3。这种东西在地球上十分罕见,却在月球表面上广泛分布。氦-3的价值估计高达每吨30亿美元,不少国家已经盯上了这种东西。那么,氦-3究竟有什么重大作用呢?

2020年,我国发射的嫦娥五号成功登陆月球表面,在那里挖到了1.731公斤的月岩和月壤。最终,嫦娥五号带着这些月球样品成功返回地球。此次月球采样任务引发全球科学家的高度关注,这是人类时隔将近半个世纪后再度派探测器上月球采样。

今年7月,嫦娥五号样品进行了首轮分发,我国13所科研机构率先领到了月球样品,这其中就包括核工业北京地质研究院。该研究机构主要研究铀矿地质,这一次拿到了50毫克的月球样品,目标就是寻找并且提取月壤中的氦-3。

氦-3的重大前景在于它们可以作为可控核聚变的燃料。目前,科学家在研究的可控核聚变,使用的核燃料是氘(氢-2)和氚(氢-3)。与目前核电站中的重核裂变反应相比,氘和氚的核聚变反应具有辐射小,能量大的优势。

尽管氘和氚的可控核聚变是未来的一种清洁能源,但这种反应仍然会释放出速度非常快的中子,速度可达光速的六分之一。这些快中子携带着巨大的动能,不但非常难以控制,而且还会带走核反应的能量,造成巨大的能量损失。

如果用氦-3作为核聚变燃料,这种核反应将不会产生中子,其产物氦-4和质子都能进行无害化处理。不仅如此,由于不会释放出快中子而造成能量损失,氦-3的核聚变反应具有最高能量效率。

据计算,100公斤的氦-3产生的能量足以让一座10亿瓦发电厂发上一年的电。只要消耗100吨的氦-3核燃料,就够全球人类一年的电力使用。由此可见,氦-3可以显著减少人类对化石燃料的依赖,有效降低温室气体的排放,并大幅提高人类的生产力,让人类更早进入I型文明(行星级文明)。

虽然氦-3可谓是完美的核聚变燃料,但它们在地球上却极为稀有。相比之下,月球上有着巨大的氦-3储量,在月表几米深的地方储存着110万吨氦-3。那么,月球上丰富的氦-3是哪来的呢?

氦-3来自于太阳风,由于月球没有大气层,所以携带着氦-3的太阳风正面轰击月球表面。经过长达45亿年的积累,月球表面储存了大量的氦-3。而地球由于大气层的存在,来自太阳风的氦-3无法来到地球上。

如果月球上的这些氦-3能够为人类所用,我们将能有效解决能源危机问题,人类文明必将更上一个台阶。不过,有些人可能担心月球上的氦-3不够多,会不会不够人类用多少年。

事实上,太阳系的其他星球上也有丰富的氦-3,比如水星,它没有大气,离太阳很近,遭受氦-3的轰击更强烈,它的氦-3储量估计是月球的9倍。此外,木星、土星这样的气态巨行星中也有丰富的氦-3。

考虑到氦-3的巨大应用前景,不少国家已经在酝酿去月球开采氦-3的计划。如果能够率先掌握氦-3提取技术,将会在开采氦-3方面占得先机。可以预见,人类将会在月球上建造基地,从月壤中提取出氦-3,同时还能得到不少的氢气、氧气,这些能源都能被运回地球。正因为如此,我国希望能够从带回的月壤中,开发出提炼氦-3的技术。

按照计划,我国还会发射嫦娥六号、八号等探测器去月球不同的地方采样返回。在本世纪30年代前后,我国将有能力实施载人登月任务。此后,我国还将在月球上建造基地,甚至是永久性载人月球基地。