人类热衷于月球“挖矿”图个啥?
  • 来源:科普时报
  • 作者:郑军
  • 2020-11-27 16:54

  嫦娥五号带着世人的期许,踏上了登月之路。有趣的是,美国的“阿波罗号”登月半个世纪后,居然有22%的美国人怀疑载人登月是一场骗局。他们的理由很简单:今天的技术远胜当年,为什么人类再没有返回月球?

其实,真正的原因是人类迟迟没找到重返月球的理由。初步研究表明,月面寒冷而孤寂,似乎既缺乏科研价值,也缺乏工业前景。于是,宇航界便把目光转向更远的深空。

效果图(中国航天科技集团八院供图)

不过,最近一段时间积累的科研成果,让人们对月球重燃兴趣。嫦娥五号就是这场逐月新浪潮的先锋。后面,中国还要建设月球基地,并吸引到俄罗斯等国的参与。美国也推出“深空之门”计划,在月球轨道上长期驻留空间站,还要建设“月球4G网”。

是哪些因素重新提升了月球在人类心理上的期望值?首先便是能源。在月面上接受太阳能,没有尘埃和水气的消减,效率远高于地面。月球每年接受的太阳能相当于人类年耗能的2.5万倍。在月面使用太阳能技术,无论是自用还是以微波形式发回地球,都大有潜力。

科学家甚至提出将小型工厂直接安置在大型月球车上,在月面行走,追逐阳光。月球一昼夜约相当于地球的十四天,表面重力又低。巨型月球车自带设备,一边用月壤制造产品,一边行走,可以永久保持在向阳面,靠太阳能自给自足。

地球上已经有完整的太阳能工业,在月球上可以“即插即用”。那里还有地球上完全没有的能源氦-3,它在发生热核反应时不产生中子流,容易控制,被视为最好的可控核聚变燃料。月面就是一个巨型氦-3矿,几十亿年积累到今天,估计月壤里已经有一百万吨氦-3。照目前的能源消耗量,能够支持人类使用一万年。

月球上主要工业原料是月壤,是岩石经历亿万年碎裂后形成的粉尘。月面几乎到处都有月壤,平均五到十米厚。月壤的二氧化硅和氧化铝含量均达到建设陶瓷的要求,可以用微波烧结法直接将月壤加工成块,前提是月球能提供丰富的电力。

月壤包含着大量的氧化物。用集热光纤可以提取其中9.6%的氧气,这样就保证了月球基地的供氧。月壤做为3D打印材料,可直接建造基础设施。它还可以制造玻璃纤维,未来在月球上,很多工作用品和生活用品要使用玻璃纤维制造。

由于以月壤为采矿目标,在月球上采矿不需要勘探矿脉,放炮打洞,冒塌方的风险,只需要在月面铲铲土,工作量和危险性远低于地球采矿。

人类登上月球,甚至不用在其表面大兴土木,仅利用月球熔岩管就能解决居住问题。火山熔岩喷出后,一边流动,一边凝固。外层凝固时内层仍然在流动,于是内层流走,留下管道,称为熔岩管。由于重力低,内部地质活动也早就停止,月球保留了体量巨大的熔岩管。

印度月球探测器已经在月球赤道附近找到一片熔岩管,长两公里,宽360米,能装下一个城市小区。随着对月面的深入勘探,这类熔岩管会发现得更多。厚厚的岩层可以阻挡宇宙射线,方便人类定居。在里面施工也不用担心地球上的透水和塌陷事故,简单易行。

人类生存必须有水,好在月球上已经发现了冰。由于自转和公转的关系,月球两极某些环形山阴影处永远不见太阳,那里储存着远古小天体撞击时留下的冰,初步估计有六亿吨。虽然这在地球上只是苍海一滴,但完全能供应几个月球基地。

目前看来,月球南极点的谢克尔顿撞击坑是水冰储存区。月壤里也大量包含结晶水合物。通过化学方式可以将水分解出来。这些水除了供人类饮用,以及供月球农场进行种植生产,还可以电解成氢和氧,用作火箭推进剂。

有的读者会质疑,除了氦-3,月面提供的这一切,地球上并不稀罕。确实如此,不过,月球开发的主要目标并非把资源带回地球,宇航事业的账有另外的算法,就是资源替代价值。

如今搞航天,所有物资都要从地面用火箭送上去。一公斤水和一公斤科研仪器要花费同样多的发射成本。如果能在太空找到某种物资,替换地面的供应,就相当于节省了部分发射费用。

利用地外资源自给自足,是宇航事业正在追求的目标,月面上能够率先实现这一步。

(作者系中国作协会员,科幻作家,中国未来研究会常务理事)

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