嫦娥五號(hào)帶回的月壤有什么用

來(lái)源：探秘志(ambaditextiles.com) 時(shí)間：2023年12月30日編輯：ruanhuang手機(jī)版

1969年7月20日，阿波羅11號(hào)任務(wù)實(shí)現(xiàn)了人類首次登月的壯舉,阿姆斯特朗成為第一個(gè)登上月球的人類。這一歷史性時(shí)刻被廣泛報(bào)道，并在全球范圍內(nèi)引起了巨大的關(guān)注和贊賞。

美國(guó)也借此在與蘇聯(lián)的太空競(jìng)賽中取得勝利，并在此后進(jìn)行了整整6次登月任務(wù)，帶回了約380千克的月壤樣本。美國(guó)科學(xué)家據(jù)此得出了很多研究成果，讓各國(guó)科學(xué)家羨慕不已。

相比起來(lái)，我國(guó)的探月工程起步較晚，但取得的成就卻完全不遜色于美國(guó)。2020年，我國(guó)嫦娥五號(hào)飛船成功返回地球，為我國(guó)帶回了1731克的珍貴月壤樣本。全國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家都可以對(duì)月壤樣本進(jìn)行細(xì)致的分析和研究。

近期我國(guó)科學(xué)家就先后在國(guó)內(nèi)外發(fā)表了多篇論文，其中的一個(gè)新發(fā)現(xiàn)顯示：月壤不僅能制造火箭燃料，還能產(chǎn)生氧氣！

嫦娥探月工程

我國(guó)的宇宙探索事業(yè)在過(guò)去并不落后于西方國(guó)家。早在公元前24世紀(jì)的堯帝時(shí)代，就有專職的天文官?gòu)氖掠^象授時(shí)的工作。仰韶文化時(shí)期，人們就開(kāi)始描繪太陽(yáng)的形象并記錄其變化，包括太陽(yáng)黑子的大小和傾斜形狀。

我國(guó)古代對(duì)天象的觀測(cè)非常悠久且準(zhǔn)確，內(nèi)容涵蓋了太陽(yáng)、月亮、行星、彗星、新星、恒星以及罕見(jiàn)的天象如日食、月食、太陽(yáng)黑子和流星雨等。這些觀測(cè)記錄詳盡、準(zhǔn)確，至今仍具有很高的科學(xué)價(jià)值。例如最早的星表《甘石星經(jīng)》記錄了數(shù)百顆不同方位的恒星；在敦煌石窟中發(fā)現(xiàn)的一幅唐代繪制的星圖更是包含了1300多顆恒星的信息。而南宋石刻天文圖上刻有1434顆星，成為世界天文學(xué)史上的珍貴文物。

古代的天文學(xué)家還進(jìn)行了大量的日月行星觀測(cè)，并以對(duì)日月食的觀測(cè)記錄而著稱。公元前2137年的日食記錄被認(rèn)為是世界上最早的日食記載，而從漢初到公元1785年，中國(guó)共記錄了925次日食和574次月食，可謂舉世無(wú)雙。然而，由于錯(cuò)過(guò)了工業(yè)革命的發(fā)展機(jī)遇，近代中國(guó)的科技發(fā)展逐漸放緩，錯(cuò)過(guò)了上世紀(jì)探索月球的機(jī)會(huì)。

幸運(yùn)的是，隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，我國(guó)的航天事業(yè)再次崛起。2004年，我國(guó)決定正式展開(kāi)對(duì)月球的探測(cè)，這一系列探測(cè)計(jì)劃被命名為"嫦娥工程"。

嫦娥工程分為三個(gè)階段，其中一個(gè)重要的工程目標(biāo)是研究月球土壤特性，測(cè)量月球土壤的厚度，并估算月球土壤中氦-3的資源量。自從這個(gè)目標(biāo)確立后，我國(guó)就致力于探索月球土壤的潛在用途。

在嫦娥工程中，嫦娥五號(hào)任務(wù)肩負(fù)著最重要的使命，成為中國(guó)首個(gè)執(zhí)行無(wú)人月球取樣返回的探測(cè)器。2020年12月17日，嫦娥五號(hào)返回器成功攜帶著月球樣品返回地球。正是在這批樣品中，研究人員發(fā)現(xiàn)了月球土壤的新用途，為人類帶來(lái)了新的希望。

新的發(fā)現(xiàn)

南京大學(xué)的姚穎方教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)：月壤含有豐富的鈦和鐵元素，它們可以作為催化劑制造火箭的燃料和氧氣！

通過(guò)光照和二氧化碳的反應(yīng)，鈦可以促進(jìn)水的分解，產(chǎn)生氫氣。氫氣可以作為火箭燃料，提供推進(jìn)力。同時(shí)，通過(guò)電解水還可以獲得氧氣，作為火箭的氧化劑。這樣，在月球上利用鈦和鐵等資源制造燃料和氧氣，可以減少?gòu)牡厍蜻\(yùn)輸燃料的成本和風(fēng)險(xiǎn)。

如此一來(lái)，在月球上建立基地也變得越來(lái)越可能，這將為人類的探索和航天活動(dòng)提供重要的支持。它可以作為一個(gè)能源補(bǔ)給基地，為探測(cè)器、航天器和宇航員提供所需的燃料和氧氣，延長(zhǎng)任務(wù)的持續(xù)時(shí)間和范圍。此外，月球基地還可以用作發(fā)射點(diǎn)，利用月球的相對(duì)較低重力和缺乏大氣層的優(yōu)勢(shì)，更輕松地將航天器送入太空！

月壤的驚人潛力

在此次新發(fā)現(xiàn)之前，我國(guó)很早就發(fā)現(xiàn)了月球上富含大量的氦-3。

氦-3在核能領(lǐng)域具有重要的潛力，它可以用于可控核聚變的研究和開(kāi)發(fā)。氦-3是一種氦的同位素，其原子核由兩個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成，相對(duì)質(zhì)量為3。

氦-3與氘（氫的同位素）在高溫高壓條件下進(jìn)行核融合反應(yīng)，會(huì)釋放出巨大的能量，這正是核聚變的過(guò)程。與核裂變相比，核聚變的優(yōu)勢(shì)在于它產(chǎn)生的廢物更少，并且不會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期的放射性廢物。可控核聚變被認(rèn)為是未來(lái)最有希望的清潔、可持續(xù)的能源解決方案，可以說(shuō)未來(lái)誰(shuí)先掌握它，誰(shuí)就掌握了主動(dòng)權(quán)。

然而地球上自然存在的氦-3含量非常稀少，大氣層和地殼中氦-3的含量非常低，幾乎可以忽略不計(jì)，據(jù)了解，全球可用氦-3僅為500千克左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到作為能源的要求。于是人們把目光轉(zhuǎn)向了月球，想看看月球到底有多少氦-3。

根據(jù)美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家的估算，月海區(qū)域的月壤厚度僅為2到4米，因此整個(gè)月球估計(jì)有100萬(wàn)噸的氦-3，很多人可能對(duì)這個(gè)數(shù)量沒(méi)有概念。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，100噸氦-3就可以供給全球1年的能源，月球的氦-3至少足夠人類使用100萬(wàn)年！當(dāng)時(shí)這個(gè)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)引起了各國(guó)的注意，使得各國(guó)加快了探月的進(jìn)程，但還不算太急切。

而隨著我國(guó)嫦娥三號(hào)的玉兔月球車(chē)登陸月球，各國(guó)就有些坐不住了。因?yàn)楦鶕?jù)玉兔月球車(chē)的測(cè)量，月海地區(qū)的月壤平均厚度約為5米，遠(yuǎn)超出此前各國(guó)的估算。這意味著月球的氦-3還要更多。日本學(xué)者得知這個(gè)消息，還曾公開(kāi)發(fā)文稱：各國(guó)都在悄悄尋找第四代核武器的原材料氦-3，得到這種材料就將成為新的霸主，而現(xiàn)在中國(guó)已經(jīng)在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得勝利。

日本學(xué)者當(dāng)時(shí)的說(shuō)法多少有些煽動(dòng)威脅論的味道。因?yàn)榇蠹叶贾溃?3并不是說(shuō)挖出來(lái)就能用的。根據(jù)目前的了解，月壤中的氦-3含量約為每噸幾十至幾百克，這意味著要我們必須要先提取才能使用。

氦-3的提取是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。首先需要在月球表面采集月壤樣本。這可以通過(guò)無(wú)人探測(cè)器或人類登月任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這其實(shí)不算什么大問(wèn)題。關(guān)鍵還需要將采集的月壤樣本加熱到700度，以釋放其中固定在巖石結(jié)構(gòu)中的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)。釋放的氣體混合物將經(jīng)過(guò)分離和處理過(guò)程，其中一種關(guān)鍵的分離方法是利用分子篩或膜過(guò)濾器，以分離和獲取氦-3。分離后的氦-3還必須進(jìn)一步純化和提取，最終才能得到可用的氦-3元素。

這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程和巨大的工程量（需要加熱數(shù)以百噸的月壤），就已經(jīng)排除了運(yùn)輸月壤到地球提取的方式，只能是把提取的過(guò)程全部放在月球，為此我們就需要建立月球基地�？吹竭@里，相比聰明的小伙伴已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)閉環(huán)——這次嫦娥五號(hào)的新發(fā)現(xiàn)恰好就為月球基地的建設(shè)提供了可能。

結(jié)語(yǔ)

自我國(guó)探月工程開(kāi)始以來(lái)，我國(guó)已經(jīng)有了一個(gè)又一個(gè)不同于美國(guó)方面的新發(fā)現(xiàn)，這使得我們能夠逐漸將月球利用起來(lái)。到如今，月球已經(jīng)不僅僅是上世紀(jì)那種看似無(wú)用的星球，它將是我們邁向宇宙的第一步，為我們提供的是一個(gè)優(yōu)秀的發(fā)射基地，幫助我們更輕松地走向宇宙。

目前美國(guó)方面已經(jīng)重啟了登月計(jì)劃和月球基地計(jì)劃，為此也慶幸我國(guó)航天人的遠(yuǎn)見(jiàn)：至少這次我們沒(méi)有落后，反而已經(jīng)占據(jù)了先機(jī)。期待我國(guó)嫦娥工程的更多突破，讓月球成為我們的跳板，讓我們真正走向星辰大海。