中國航天人經(jīng)過幾十年的潛心努力，從定位探月項(xiàng)目開始，已經(jīng)經(jīng)歷了繞、落兩個(gè)階段。這次嫦娥五號再次探月，計(jì)劃帶回2千克月壤。從而實(shí)現(xiàn)繞、落、回三步走發(fā)展戰(zhàn)略任務(wù)。
進(jìn)入新世紀(jì)，國家把深空探測列入重點(diǎn)發(fā)展方向之一。
目前的通信、氣象、資源等應(yīng)用衛(wèi)星都是因?yàn)閾碛懈呶恢枚l(fā)揮作用，月球比衛(wèi)星更“高”，從那里回望地球必然有不同效果;月球上重力只有地球的六分之一，而且沒有磁場。如果能在月球上生產(chǎn)新型合成材料或生物藥品，將會比地球上有更好的效果;月球沒有大氣，在月球上用40厘米直徑望遠(yuǎn)鏡的觀測宇宙，其效果就相當(dāng)于地球8米直徑的望遠(yuǎn)鏡;就礦產(chǎn)和能源資源而言。人類在月球上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)月巖中有100多種礦物，僅月球上的氦3最保守估計(jì)可供全世界使用1萬年。如何利用，只是時(shí)間問題。
任何事實(shí)，擁有主動權(quán)是最好的維護(hù)權(quán)益的利器。月球資源有目共睹，但不是別人給予。自己動手，豐衣足食。是對資源擁有和分配的最生動的寫照。
從技術(shù)角度上考慮，探月工程將推動基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)新突破，也代表一個(gè)國家的創(chuàng)新能力。同時(shí)，深空探測技術(shù)和成果，也是衡量一個(gè)國家綜合國力和文明程度的重要指標(biāo)。
基于上述事實(shí)，對月球的探測順理成章地成國家太空發(fā)展首要任務(wù)。我國的探月工程始于2004年。目前已經(jīng)取得了任務(wù)的多次成功。2007年10月24日，嫦娥一號掀開了嫦娥探月工程的大幕，它全方位地考察了月球的總體情況。
此后，我國又先后經(jīng)歷：2010年10月1日，嫦娥二號對月球的探測任務(wù);
2013年12月14日，嫦娥三號和玉兔一號軟著陸月球，成為37年內(nèi)再次訪問月球的人類使者。
2014年11月1日，嫦娥五號T1試驗(yàn)器觸發(fā)驗(yàn)證，為這次嫦娥五號采樣返回任務(wù)作更多的技術(shù)儲備。
2018年5月21日，鵲橋號出發(fā)，成為人類唯一地球與月球背后通信中繼衛(wèi)星。
2019年1月3日，嫦娥四號和玉兔二號成功著陸月球背面南極艾特肯盆地，實(shí)現(xiàn)了人類探測器首次在月球背面軟著陸。
如今，嫦娥五號在完成任務(wù)的同時(shí)，還將對我們的深空技術(shù)進(jìn)行極限挑戰(zhàn)。本次探月，探測器再將在月球正面呂姆克山脈附近著陸，這個(gè)位置從未有過其他國家到達(dá)過。如果成功，中國是繼美國和前蘇聯(lián)之后第三個(gè)取得月亮樣本的國家。
上述信息，相信你已大致了解我國探月工程的來龍去脈。今天重點(diǎn)和大家分享一下，這次嫦娥5號對月球資源方面的探索。
科學(xué)家預(yù)計(jì)，目前全球煤炭還能開采100年，石油70年。核電需要的鈾礦，按目前發(fā)展速度僅能用50年。地球本土能源的日益匱乏與人類對能源需求日益增長的矛盾日趨嚴(yán)重。新能源的開發(fā)及發(fā)現(xiàn)也已提到人類發(fā)展的日程。
所幸，通過多半個(gè)世紀(jì)人類對月球的考察及研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)月巖中含有很多種物質(zhì)和能源。月壤中，氧占40%，它是推進(jìn)劑和受控生態(tài)環(huán)境生命保障系統(tǒng)的供氧源;硅占20%，它是制作太陽電池陣的原材料。其他元素的比例約是，鉛7%、鎂5%、鐵8%、鈣9%、鈦5.5%，鈉、鉀、錳含量占千分之幾，鋯、鋇、鈧、鈮含量為萬分之幾。
把月球土壤樣品加熱到2000攝氏度后，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)有惰性氣體從月壤中逸出，其中有氦、氬、氖、氙等放射性粒子。更可喜的是，月球上還富含地球上少有的清潔能源氦-3，它是核聚變反應(yīng)堆的理想燃料。它就是今天我們要分享的重點(diǎn)。
氦-3至今一直被人們稱為人類的未來能源。地球之所以稀缺，主是地球的磁場和厚厚的大氣層阻擋了太陽持續(xù)不斷地釋放的氦-3，目前整個(gè)地球的氦-3僅有15噸左右，尚不能支持我國1年的用電量。但是，月球40多億年來，一直不斷地吸收和積累著太陽釋放的氦-3。根據(jù)計(jì)算，從月球表面到地底下數(shù)米深的地方大概有110萬噸氦-3。同時(shí)，在核聚變反應(yīng)中，氦-3聚變釋放出的能量是所有核聚變反應(yīng)中最大的。再者，氦-3的熱核反應(yīng)堆中沒有中子，故使用氦-3作為能源時(shí)不會產(chǎn)生輻射，不會為環(huán)境帶來危害。因此氦-3是核聚變最理想也是最清潔的燃料。
目前全世界所有的人口，所有的國家的城市，一年的用電量只需要一百噸的氦-3就能完成。保守估計(jì)月球的氦-3可供全世界開采10000年。如果這次嫦娥五號成功完成任務(wù)，我們就可以進(jìn)一步明確月球上氦-3的存貯量，也為后繼的開發(fā)劃提供重要的依據(jù)。
特斯拉CEO埃隆.馬斯克，他一直在為移民火星計(jì)劃做著努力。但，實(shí)質(zhì)上，他知道火星移民只有70%的機(jī)會能夠成功，也很有可能一去不復(fù)返。埃隆馬斯克的太陽能面板廠SolarCity也一直在探索移民及火星的供電問題。其實(shí)，不管是往返地外天體，還是早期移民的問題。能源永遠(yuǎn)是首當(dāng)其沖的問題。相對于火星，遠(yuǎn)沒有只離地球38萬公里月球更實(shí)際。
近幾十年來，人類也一直沒有迎來對新技術(shù)理論的重大突破，不難發(fā)現(xiàn)能源的瓶頸也許是影響發(fā)展的重要的障礙之一。
目前，就全球而言，煤炭，石油，天然氣依然是最主要的能源來源，但是可開發(fā)量，也所剩不多。而目前最主要新能源領(lǐng)域，包括中核發(fā)電、大型水電等，都無法從根本性地解決能源安全的問題。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前地球上大概有20%的能源來自于核裂變反應(yīng)。但，自從經(jīng)歷1979年，美國三里島核事故，1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故一架。2011年日本福島核事故這三起核事故后，人類對核電站發(fā)展的信心產(chǎn)生了質(zhì)疑，使得全球核電站發(fā)展蒙上一層重重的陰影。
特別是在2011年福島核泄漏事故發(fā)生后，許多國家開始重新對核電站的發(fā)展重新評估。日本叫停了全國所有的核電站，法國宣布到2030年將國內(nèi)核電站發(fā)電占比從75%下降到50%。美國暫緩的所有核電站申請的批復(fù)，我國暫停了所有核電站新項(xiàng)目的審批等。許多國家開始不同程度地?cái)R置的核電站的項(xiàng)目。到目前為止，人類還沒有一個(gè)比較好的方法處理核電出現(xiàn)在的負(fù)面影響。
這種情況下，如果有氦-3的作為新能源的補(bǔ)充，情況就會另一番景象。
由于氦-3可以與氫的同位素氘進(jìn)行核聚變反應(yīng)，與一般的核聚變反應(yīng)不同，氦-3在核聚變的整個(gè)過程中不產(chǎn)生中子，它放射性非常小，而且整個(gè)反應(yīng)非常易于控制。氦-3在整個(gè)反應(yīng)過程中輻射性產(chǎn)物僅為1%到5%左右。也可以有效杜絕類似于福島核泄漏事故后，核輻射的問題。可以說它既環(huán)保又安全。
如果采用氘和氦進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電，相對于而2019年我國煤炭消耗的48.6億噸，每年只需要20噸左右的氦-3就可以滿足我國一年能源的需求。
雖然，目前人們對氦-3的研究還不是特別成熟，但是可以肯定的是，以氦-3為代表的第三代核聚變材料是一種安全，清潔，并且非常可靠的新能源。在目前其他新能源技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性上不具備競爭力的情況下，氦-3是非常值得去研究和探索的。
另一方面，氦-3也是非常完美的火箭推進(jìn)器的燃料。可以說對于未來星際移民、深空探索也至關(guān)重要。
目前全球平均電價(jià)計(jì)算，一噸的氦-3價(jià)值大概在四百億美元以上。所以理論上開發(fā)一噸的成本小于四百億美元都是劃算的。
如果能夠在月球上實(shí)現(xiàn)氦-3的量產(chǎn)，按目前的航天飛機(jī)，僅一個(gè)晝夜就可以把數(shù)噸氦-3運(yùn)回地球。如果這個(gè)設(shè)想能夠?qū)崿F(xiàn)，按照科學(xué)的計(jì)算成本，大概是現(xiàn)在核電站發(fā)電成本的十分之一不到，加上它安全和環(huán)保的特性。月球上的氦-3具有巨大的開發(fā)前景。所以，嫦娥五號探測器這次的任務(wù)這次顯得尤為重要。
這次任務(wù)將是人類在時(shí)隔44年后再次嘗試獲取月球土壤樣本。總之，預(yù)祝嫦娥五號能夠順利完成任務(wù)，滿載而歸。
它將是中國乃至整個(gè)人類深空發(fā)展史上濃墨重彩的一筆。
