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第12章 开发月球能源资源

开发月球太阳能资源

射向地球的太阳能,约有1/3被地球的大气反射到太空中,剩下不到2/3还要遭受地球大气的散射和吸收等,能够到达地球表面的只是一小部分;月球则不同,表面没有大气,太阳辐射可以长驱直入,每年到达月球范围内的太阳光辐射能量,大约为12万亿千瓦。

科学家设想在月球上建立一个极其巨大的太阳能光伏电池阵,由它来聚集大量的阳光发电,然后将产生的电能以微波形式传输到地球上。为了解决微波束发散角比较大,地面的接收天线难以接收的问题,可以使用微波激射技术(微波激射又称脉泽,它的波束不发散)。

月球上的一个白天和黑天各持续时间约为地球上的2个星期。为了持续供电,可以在月球上每隔经度120°各建一个太阳能电站,或者在月球的正面和背面各建一个太阳能电站,然后联结成网,就可以保证整个电网连续、稳定地发电。

硅是制造太阳能电池阵的主要材料,月球上硅储量丰富,又具超真空、低重力的环境,能生产出高质量的硅光伏电池。

月球太阳能电站建设需要的其他材料,如铝、钛、铁、钨、铜等,都能从月球上提取,但加工生产装置需要从地球送到月球。

开采氦-3

根据计算,获得1千克氦-3大约需要处理20万吨月壤,从月壤中提取氦-3,可以用移动式开采设备挖掘月壤,再对月壤进行分离和筛选,把氦-3含量高的月壤分离出来。经粉碎,使它们变成尺寸小于20微米的月壤颗粒,然后放入真空加热的释气炉内,加热到600℃,此时植入月壤中的太阳风成分便可以释放出来。

以上方法得到的氦是氦-3和氦-4的混合气体,还需要把它送入低温分馏塔进行两种同位素的分离。在分馏塔内,温度低达-271℃,氦-4在-269℃时变为液体,而氦-3在-270℃时变为液体。液态氦-4的密度比液态氦-3高1倍多,可以利用这一密度差造成的比重差别,把它们分离开来。

月球表面温度白天高达1300℃,夜晚则可降到-1500℃以下。因此,可以在白天从月球土壤提取含有氦-3的混合气体,并在夜晚对其进行分离,以节省所消耗的能量。由月球土壤加热得到的混合气体中还含有大量的氢和氮,它们同样可以通过低温分馏来分离掉。

将氦-3运到地球上来作为发电的燃料,不存在月球太阳能电站所遇到的向地球送电的困难。它很可能真的会在21世纪内开始成为人类的绿色能源。据估计,月球上的氦-3足够我们人类使用上万年。

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