研究表明,大約50年後,人類目前廣泛使用的傳統能源煤、石(shí)油和天然氣將麵臨嚴重短缺的局麵。嚴峻的能源危機迫(pò)使人類將目光轉(zhuǎn)向浩瀚的宇宙,而(ér)月球作為地球的近鄰是人類尋找地球以外能源的優選(xuǎn)目標。
目前,科學家正在努力尋找解(jiě)決能源危機的辦法,他們將希望寄托在太陽能和核反應堆上(包(bāo)括核裂(liè)變發電和核聚變發(fā)電)。然(rán)而,濃密的地球大氣(qì)層致使在地球上利用太陽能有許多不(bú)穩定因素;利用核裂變反應(yīng)獲(huò)得電力的方法往往產生(shēng)大量放射(shè)性(xìng)廢料,容易造成嚴重的環境汙染。而目前(qián)正加(jiā)速發展的利(lì)用氘和氚熱核聚變反應堆生產能源的方法,同樣因形成(chéng)強大的中(zhōng)子輻射而(ér)存在放射性問題。而月球以其獨特的環境特征、貯存豐(fēng)富的清潔(jié)能源,成為人類尋找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(jǐ)乎沒有大氣,太陽(yáng)輻(fú)射可以長驅直入。計算表(biǎo)明,每年到達月球範圍(wéi)內的太陽光輻射(shè)能(néng)量大約為12萬億千瓦,相當於目前地(dì)球上一年消耗(hào)的各種(zhǒng)能源所產生的總能量的2.5萬倍。按太陽能(néng)能量密度為1.353千瓦/平方米計算,假設在月球上使(shǐ)用目前光電轉化率為20%的太陽能發電裝置,則每平方米太陽能電(diàn)池每小(xiǎo)時可發電2.7千瓦時,若采用1000平方米的電(diàn)池,則每小時可產生(shēng)2700千(qiān)瓦時的電能。
由於月球自轉周期恰好與其(qí)繞地球公轉周期的時間相等,所以月球的晝夜各(gè)約(yuē)為14天,月球上的**相當於地(dì)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富的太陽能。科學(xué)家認為,如果在月球表麵建立(lì)全(quán)球性的並聯式太陽能發電廠,就可以獲得極其豐(fēng)富而穩定的太陽能,這就可以解決了未來月球基地的(de)能源供(gòng)應問題。
利用氦-3發電
科(kē)學家提出的另一種(zhǒng)解決未來月球基地能源(yuán)問題的途徑是(shì)建造和使用氦-3同位素(3He)的(de)熱核反應堆,這種反應堆沒(méi)有中子輻射,不會造成環境危害(hài)。雖然地球上的3He儲量(liàng)極為(wéi)希缺(quē),但月壤中富含3He。
除了(le)極少數非常陡峭的撞擊坑和火山通道的峭壁可能(néng)有裸露的岩(yán)石外,整個月(yuè)球表麵都被月壤(rǎng)覆蓋,在月海區平均厚約5米,月陸區厚約10米。這(zhè)些土壤長期接受太陽的(de)照射(shè),富集由太陽風粒子直接注入的揮發性化(huà)學元(yuán)素和同位素,在這些(xiē)稀有(yǒu)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(fā)電的燃料。據專家計(jì)算,如果采用D-3He(氘和3He進行核聚變(biàn)反應產生電能)核聚變發電,美國年發電(diàn)總量僅需消耗25噸3He;中國1992年的年發電總量隻需8噸3He,全世界一年有100噸3He就夠了(le)。以目前全球電(diàn)價和空間運輸成本算,1噸3He的價值約40億美元,而且隨著空間技術發展,空間運輸成本肯定將(jiāng)大(dà)大下降(jiàng)。*近法國科學家宣布,2030年將使(shǐ)利(lì)用3He進行核聚變發(fā)電商業化。這樣,開發利用月壤中的3He將是解決人(rén)類能源危機的**潛力的(de)途徑(jìng)之一。