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月球能源從哪來

2024-10-20科學

「可上九天攬月」的夢想逐步變為現實。據國家航天局最新訊息,中國2026年將發射嫦娥七號,2028年前後將發射嫦娥八號。嫦娥七號是對月球南極的環境和資源進行勘測,嫦娥八號是要驗證月球資源就地利用技術,並為後面的月球科研站建設奠定基礎。在2035年前後,要建設月球科研站的基本型。

人類要在月球上建立基地開展活動,實作能源長期供給是必要條件。隨著人類太空探測技術發展,如何解決進行空間任務時的能量來源,是人們一直探求的問題。月球不同於地球,目前沒有發現煤炭、石油和天然氣,更沒有風能、水能。如果所有的裝置原料和能源都從地球上運往月球,成本太高,運力和經濟難以承受。那麽,如何開發月球能量呢?

人們首先想到的就是太陽能。月球大氣極其稀薄,太陽放射線能夠直接照射到月球表面,因此月球上的太陽能資源豐富。建設大型光伏電站,可為月球基地提供清潔、永續的電力。科學家們正在探索更高效、更耐用的光伏板,以及如何在月球上大規模部署這些裝置。不過,月球上的晝夜間隔時長遠大於地球,因此需要搭配合適的儲能系統,才能保證基地在無陽光照射時的電力供應。

另一種能提供巨大能量的技術是核能。由於光伏發電能量密度較低,僅靠太陽能無法為月球基地的持續建設提供足夠電力。小型核子反應爐電源功率大、重量輕、體積小,可在太陽能、風能、水能和化石能源不易獲得的環境下工作。據報道,俄羅斯國家航天集團正考慮未來在月球上建造核電廠,美國航空航天局也曾探討在月球上建造核電廠的可能性。在月球上建立核能供電供熱系統,可為科研人員在惡劣月表環境中長期駐留,以及探索活動提供基礎支撐,有效幫助我們建好月球基地。

月球上還有一種超級能源值得高度重視。月壤中富含稀有瓦斯元素氦-3,這是一種清潔、安全、高效的核融合發電燃料。氦-3與氘進行核融合反應時,能夠釋放出巨大能量,且不會產生放射性危害。月球上氦-3資源總量巨大,若能實作商業化利用,可支撐地球能源需求達數萬年之久。隨著核融合技術發展和成熟,氦-3有望成為月球能源開發重要方向。科學家們正研究如何從月球表面提取氦-3,並實作其核融合反應,未來可能為月球能源供應提供新的解決方案。

此外,一些小眾能源技術也受到關註。比如,透過提取月球巖石和巖漿中的礦物質,並利用化學反應獲得能量,也是一種潛在的月球能源利用方式。再如,月球表面和內部存在一定熱量,可透過地熱能技術得以利用。這些技術大多處於研究和實驗階段,與實際套用還有一定距離。目前看來這兩種技術只能作為補充,無法成為主力能源。

眾多能源中,衰變能可為早期月球探索提供可靠能源。同位素熱源和同位素電源統稱為同位素能源,這類能源來自放射性同位素衰變時產生的衰變能,它與人們熟悉的分裂能、融合能,共同構成了核能利用的三大途徑。雖然與分裂能、融合能相比,衰變能能量較小,但其無需依靠外來能源就能長期、可靠地提供動力,高度匹配月球探測能源需求。以「玉兔二號」月球車為例,它裝配了一塊可提供衰變能的核電池,在月球背面已服役超5年。

月球能源開發面臨的挑戰是多方面的,離不開多學科交叉、多領域協同深入研究和技術創新。從技術和資金角度看,需要多部門甚至多國合作,共同解開月球能源的密碼。隨著人類對月球能源認知不斷提升,以及技術不斷進步,相信實作月球「能源自由」的那一天離我們不會太遙遠。(經濟日報記者:王軼辰)