嫦娥五号带回的月壤有什么用

我要新鲜事2023-12-30 19:53:340阅

1969年7月20日，阿波罗11号任务实现了人类首次登月的壮举,阿姆斯特朗成为第一个登上月球的人类。这一历史性时刻被广泛报道，并在全球范围内引起了巨大的关注和赞赏。

美国也借此在与苏联的太空竞赛中取得胜利，并在此后进行了整整6次登月任务，带回了约380千克的月壤样本。美国科学家据此得出了很多研究成果，让各国科学家羡慕不已。

相比起来，我国的探月工程起步较晚，但取得的成就却完全不逊色于美国。2020年，我国嫦娥五号飞船成功返回地球，为我国带回了1731克的珍贵月壤样本。全国相关领域的科学家都可以对月壤样本进行细致的分析和研究。

近期我国科学家就先后在国内外发表了多篇论文，其中的一个新发现显示：月壤不仅能制造火箭燃料，还能产生氧气！

嫦娥探月工程

我国的宇宙探索事业在过去并不落后于西方国家。早在公元前24世纪的尧帝时代，就有专职的天文官从事观象授时的工作。仰韶文化时期，人们就开始描绘太阳的形象并记录其变化，包括太阳黑子的大小和倾斜形状。

我国古代对天象的观测非常悠久且准确，内容涵盖了太阳、月亮、行星、彗星、新星、恒星以及罕见的天象如日食、月食、太阳黑子和流星雨等。这些观测记录详尽、准确，至今仍具有很高的科学价值。例如最早的星表《甘石星经》记录了数百颗不同方位的恒星；在敦煌石窟中发现的一幅唐代绘制的星图更是包含了1300多颗恒星的信息。而南宋石刻天文图上刻有1434颗星，成为世界天文学史上的珍贵文物。

古代的天文学家还进行了大量的日月行星观测，并以对日月食的观测记录而著称。公元前2137年的日食记录被认为是世界上最早的日食记载，而从汉初到公元1785年，中国共记录了925次日食和574次月食，可谓举世无双。然而，由于错过了工业革命的发展机遇，近代中国的科技发展逐渐放缓，错过了上世纪探索月球的机会。

幸运的是，随着经济的复苏，我国的航天事业再次崛起。2004年，我国决定正式展开对月球的探测，这一系列探测计划被命名为"嫦娥工程"。

嫦娥工程分为三个阶段，其中一个重要的工程目标是研究月球土壤特性，测量月球土壤的厚度，并估算月球土壤中氦-3的资源量。自从这个目标确立后，我国就致力于探索月球土壤的潜在用途。

在嫦娥工程中，嫦娥五号任务肩负着最重要的使命，成为中国首个执行无人月球取样返回的探测器。2020年12月17日，嫦娥五号返回器成功携带着月球样品返回地球。正是在这批样品中，研究人员发现了月球土壤的新用途，为人类带来了新的希望。

新的发现

南京大学的姚颖方教授团队发现：月壤含有丰富的钛和铁元素，它们可以作为催化剂制造火箭的燃料和氧气！

通过光照和二氧化碳的反应，钛可以促进水的分解，产生氢气。氢气可以作为火箭燃料，提供推进力。同时，通过电解水还可以获得氧气，作为火箭的氧化剂。这样，在月球上利用钛和铁等资源制造燃料和氧气，可以减少从地球运输燃料的成本和风险。

如此一来，在月球上建立基地也变得越来越可能，这将为人类的探索和航天活动提供重要的支持。它可以作为一个能源补给基地，为探测器、航天器和宇航员提供所需的燃料和氧气，延长任务的持续时间和范围。此外，月球基地还可以用作发射点，利用月球的相对较低重力和缺乏大气层的优势，更轻松地将航天器送入太空！

月壤的惊人潜力

在此次新发现之前，我国很早就发现了月球上富含大量的氦-3。

氦-3在核能领域具有重要的潜力，它可以用于可控核聚变的研究和开发。氦-3是一种氦的同位素，其原子核由两个质子和一个中子组成，相对质量为3。

氦-3与氘（氢的同位素）在高温高压条件下进行核融合反应，会释放出巨大的能量，这正是核聚变的过程。与核裂变相比，核聚变的优势在于它产生的废物更少，并且不会产生长期的放射性废物。可控核聚变被认为是未来最有希望的清洁、可持续的能源解决方案，可以说未来谁先掌握它，谁就掌握了主动权。

然而地球上自然存在的氦-3含量非常稀少，大气层和地壳中氦-3的含量非常低，几乎可以忽略不计，据了解，全球可用氦-3仅为500千克左右，远远无法达到作为能源的要求。于是人们把目光转向了月球，想看看月球到底有多少氦-3。

根据美国、俄罗斯等国家的估算，月海区域的月壤厚度仅为2到4米，因此整个月球估计有100万吨的氦-3，很多人可能对这个数量没有概念。简单来说，100吨氦-3就可以供给全球1年的能源，月球的氦-3至少足够人类使用100万年！当时这个发现已经引起了各国的注意，使得各国加快了探月的进程，但还不算太急切。

而随着我国嫦娥三号的玉兔月球车登陆月球，各国就有些坐不住了。因为根据玉兔月球车的测量，月海地区的月壤平均厚度约为5米，远超出此前各国的估算。这意味着月球的氦-3还要更多。日本学者得知这个消息，还曾公开发文称：各国都在悄悄寻找第四代核武器的原材料氦-3，得到这种材料就将成为新的霸主，而现在中国已经在这场竞争中取得胜利。

日本学者当时的说法多少有些煽动威胁论的味道。因为大家都知道，氦-3并不是说挖出来就能用的。根据目前的了解，月壤中的氦-3含量约为每吨几十至几百克，这意味着要我们必须要先提取才能使用。

氦-3的提取是一个极其复杂的过程。首先需要在月球表面采集月壤样本。这可以通过无人探测器或人类登月任务来实现，这其实不算什么大问题。关键还需要将采集的月壤样本加热到700度，以释放其中固定在岩石结构中的气体和挥发性物质。释放的气体混合物将经过分离和处理过程，其中一种关键的分离方法是利用分子筛或膜过滤器，以分离和获取氦-3。分离后的氦-3还必须进一步纯化和提取，最终才能得到可用的氦-3元素。

这个复杂的过程和巨大的工程量（需要加热数以百吨的月壤），就已经排除了运输月壤到地球提取的方式，只能是把提取的过程全部放在月球，为此我们就需要建立月球基地。看到这里，相比聪明的小伙伴已经发现了一个闭环——这次嫦娥五号的新发现恰好就为月球基地的建设提供了可能。

结语

自我国探月工程开始以来，我国已经有了一个又一个不同于美国方面的新发现，这使得我们能够逐渐将月球利用起来。到如今，月球已经不仅仅是上世纪那种看似无用的星球，它将是我们迈向宇宙的第一步，为我们提供的是一个优秀的发射基地，帮助我们更轻松地走向宇宙。

目前美国方面已经重启了登月计划和月球基地计划，为此也庆幸我国航天人的远见：至少这次我们没有落后，反而已经占据了先机。期待我国嫦娥工程的更多突破，让月球成为我们的跳板，让我们真正走向星辰大海。