研(yán)究表(biǎo)明,大約50年後,人類目前廣(guǎng)泛使用的(de)傳統能源煤、石油和(hé)天然氣將麵臨嚴(yán)重短缺的局麵。嚴峻的能源危機迫使人類將目光轉向浩瀚的宇宙,而月(yuè)球作為(wéi)地球的近鄰是人類尋(xún)找地球以外能源的優選目標。
目前,科(kē)學家正在努力尋找(zhǎo)解決(jué)能源危機的辦法,他們將希望寄托在太陽能和核(hé)反應堆(duī)上(shàng)(包括(kuò)核裂變發電和核聚變發電)。然而,濃密的地球大氣層致使在地球上利用太陽能有許多不穩定因素;利用核裂變反應獲得電力(lì)的方法往往產生大量放射性廢料(liào),容易造成(chéng)嚴重的環境汙染。而目前正(zhèng)加速發展的利用(yòng)氘和氚熱核聚變反(fǎn)應堆生產能源的方法,同(tóng)樣因形成強大的中子輻射而存在放射性問題(tí)。而月球(qiú)以其(qí)獨特的環境特征、貯存豐富的清潔能源(yuán),成為人類尋找地外能源的優選目標。
在(zài)月球上建太陽能發電廠(chǎng)
由於(yú)月球表麵幾乎沒有大氣,太陽輻射可以長驅直入。計算表明,每年(nián)到達月(yuè)球範圍內的太陽光輻(fú)射能量大約為12萬億千瓦,相當於目前(qián)地球上(shàng)一(yī)年消耗的各種能源所產生(shēng)的總能(néng)量的2.5萬倍。按太陽能能量密(mì)度為1.353千瓦/平方米計算,假設(shè)在月球上使用目前光電轉化率(lǜ)為20%的(de)太陽能發電裝置(zhì),則每平方米太陽能電池(chí)每小時可(kě)發(fā)電2.7千瓦時,若采(cǎi)用1000平方米的電池,則每小時可(kě)產生2700千瓦時的(de)電能。
由於月球自轉周期恰好(hǎo)與其繞地球公轉(zhuǎn)周期的時間相等,所以月球的晝夜各約為14天(tiān),月(yuè)球上的**相當於地球的一個月,這樣隻(zhī)要(yào)在月球的白天,月(yuè)球(qiú)基地就可以獲得豐富(fù)的太陽能。科學(xué)家認(rèn)為,如果在月球表麵建立全球性的並聯式太陽(yáng)能發電廠,就可以獲得極(jí)其豐富(fù)而穩定的太陽能,這就可以解決了未(wèi)來月球基地的能源供應問題。
利用氦-3發電
科學家(jiā)提出的另一種(zhǒng)解決未來月球基地能(néng)源問題的途徑是建造和使用氦-3同位素(3He)的熱核反應堆,這種反(fǎn)應堆沒(méi)有中子輻射,不會造成環境危害。雖然(rán)地球上的3He儲量極為(wéi)希缺(quē),但月壤中富含3He。
除了極少數非常陡峭的撞擊坑和火山通道(dào)的峭壁可能有裸露的岩石外,整個月(yuè)球(qiú)表麵都被月壤(rǎng)覆蓋,在月海區平(píng)均厚約5米,月陸區厚約(yuē)10米。這些土壤長期(qī)接受太陽(yáng)的照射,富集由太(tài)陽風(fēng)粒子直接注(zhù)入的揮發性化學元素和同位素,在這些(xiē)稀(xī)有氣體中就有大(dà)量的3He。有人估算,月壤中3He的資源總量可達100萬-500萬噸。3He是一種清潔、**和高效的核聚變發電的燃(rán)料。據專家計算,如果采用D-3He(氘和3He進行核聚變反應(yīng)產生電能(néng))核聚變發電,美(měi)國年發(fā)電總(zǒng)量(liàng)僅需(xū)消耗25噸3He;中國(guó)1992年的年發電總量(liàng)隻需8噸3He,全世(shì)界(jiè)一年有100噸3He就夠了。以目前全球(qiú)電價和空間運輸成本算,1噸3He的價值(zhí)約40億美元,而且隨著空間技術發(fā)展,空(kōng)間運輸成本肯定(dìng)將大大下降。*近法國(guó)科學家宣布,2030年將使利用3He進(jìn)行核聚變發電商業(yè)化。這樣,開發利用月壤中的3He將是解決人類能(néng)源危(wēi)機的**潛力的途徑之(zhī)一(yī)。