研究表明,大(dà)約50年後(hòu),人類目前廣泛使用的傳統能源煤、石油和天然氣將麵臨嚴重短缺的局麵。嚴峻的能源危機迫使人類將(jiāng)目光轉向浩瀚的宇宙,而月球作為地球的(de)近鄰是人類尋(xún)找(zhǎo)地球以外能源的優選(xuǎn)目(mù)標。
目前,科學家正在努力尋找解決能(néng)源危機的辦法,他們將希望寄托在太陽能和核(hé)反應(yīng)堆上(包(bāo)括核裂變發電和核聚(jù)變發電)。然而,濃密的地球大氣層致使在地球上利(lì)用太陽能有許多不穩定因素;利用核裂變反應獲得電(diàn)力的方法往往產生大量放射性廢料,容易造成嚴重的(de)環境汙染。而目前正加速發展的利用氘和氚熱核聚變反(fǎn)應堆生產能源的方法,同樣因(yīn)形(xíng)成強大的(de)中子輻射而存在(zài)放射性問題。而月球以其獨特的(de)環境特征、貯存豐富的清潔能源,成為人類尋找(zhǎo)地外能源的優選目標。
在月球上建太陽能發電廠
由於月球表麵幾乎沒有大氣,太陽(yáng)輻射可以長驅直入。計(jì)算(suàn)表明,每年到達月球範圍內的太陽光輻(fú)射能量大約為12萬億千瓦,相當於目前地球上一年消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能(néng)量的2.5萬倍。按太陽能能量密度為1.353千瓦/平(píng)方米計算,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(yáng)能電池(chí)每小時可發電2.7千瓦時,若采用1000平方米的電池,則每小時可產生2700千瓦時的電能。
由於(yú)月球自轉周期恰好與其繞地球公轉周期的(de)時間相等,所以月球(qiú)的晝夜各約為14天,月球上的**相(xiàng)當於地球的一個月,這樣隻要在月球的白天,月(yuè)球基地就可以獲得豐(fēng)富的(de)太陽能。科學家認為,如果在月球表麵建立全球性的並聯(lián)式太陽能發電廠,就(jiù)可以獲得極其豐富而穩定的太陽能,這就可以解決了未來月球基地的能源供應問題。
利用(yòng)氦-3發電
科學家提出的另一種解決未來月球(qiú)基地能源問題的途徑是(shì)建造和(hé)使用氦-3同位素(3He)的熱核(hé)反應堆,這種反應堆沒有中子輻射,不會造(zào)成環境危害。雖然地球(qiú)上的3He儲量極為希缺,但月壤中富含3He。
除了極少數非常陡峭的撞擊坑(kēng)和火山通道的峭壁可能有裸露的(de)岩石外,整個月球表麵都被月壤覆蓋,在月海區平(píng)均厚約5米,月陸區厚約10米。這些土壤長期接受太陽的照射,富集由太陽風(fēng)粒子直接注入的揮發(fā)性化學元素和同位素,在這些稀有氣體中(zhōng)就有大量的3He。有人估算(suàn),月壤中3He的資源總量可(kě)達100萬-500萬噸。3He是一種清潔、**和高效的核聚變發電的燃料。據(jù)專家計算,如(rú)果采(cǎi)用D-3He(氘和3He進行(háng)核聚變反應產生電能)核聚變發電,美(měi)國年發電總(zǒng)量僅需消耗25噸3He;中國1992年的年發電(diàn)總量隻需8噸3He,全世界一(yī)年有(yǒu)100噸(dūn)3He就夠了。以目(mù)前全(quán)球電價和空間運輸成本算,1噸3He的價值約40億美元,而且隨(suí)著空間技術發(fā)展,空間運輸成本肯定將(jiāng)大大下(xià)降(jiàng)。*近法(fǎ)國科學家宣布,2030年將使利(lì)用3He進行核聚變發電商業化。這樣,開發(fā)利用月壤中的3He將是解決人類能源危機的**潛力的途(tú)徑之一。