嫦娥五號帶回的月壤有什么用

1969年7月20日，阿波羅11號任務實現(xiàn)了人類首次登月的壯舉,阿姆斯特朗成為第一個登上月球的人類。這一歷史性時刻被廣泛報道，并在全球范圍內引起了巨大的關注和贊賞。

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

相比起來，我國的探月工程起步較晚，但取得的成就卻完全不遜色于美國。2020年，我國嫦娥五號飛船成功返回地球，為我國帶回了1731克的珍貴月壤樣本。全國相關領域的科學家都可以對月壤樣本進行細致的分析和研究。

近期我國科學家就先后在國內外發(fā)表了多篇論文，其中的一個新發(fā)現(xiàn)顯示：月壤不僅能制造火箭燃料，還能產生氧氣！

嫦娥探月工程

我國的宇宙探索事業(yè)在過去并不落后于西方國家。早在公元前24世紀的堯帝時代，就有專職的天文官從事觀象授時的工作。仰韶文化時期，人們就開始描繪太陽的形象并記錄其變化，包括太陽黑子的大小和傾斜形狀。

我國古代對天象的觀測非常悠久且準確，內容涵蓋了太陽、月亮、行星、彗星、新星、恒星以及罕見的天象如日食、月食、太陽黑子和流星雨等。這些觀測記錄詳盡、準確，至今仍具有很高的科學價值。例如最早的星表《甘石星經》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，成為世界天文學史上的珍貴文物。

古代的天文學家還進行了大量的日月行星觀測，并以對日月食的觀測記錄而著稱。公元前2137年的日食記錄被認為是世界上最早的日食記載，而從漢初到公元1785年，中國共記錄了925次日食和574次月食，可謂舉世無雙。然而，由于錯過了工業(yè)革命的發(fā)展機遇，近代中國的科技發(fā)展逐漸放緩，錯過了上世紀探索月球的機會。

幸運的是，隨著經濟的復蘇，我國的航天事業(yè)再次崛起。2004年，我國決定正式展開對月球的探測，這一系列探測計劃被命名為"嫦娥工程"。

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

在嫦娥工程中，嫦娥五號任務肩負著最重要的使命，成為中國首個執(zhí)行無人月球取樣返回的探測器。2020年12月17日，嫦娥五號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，為人類帶來了新的希望。

新的發(fā)現(xiàn)

南京大學的姚穎方教授團隊發(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！

通過光照和二氧化碳的反應，鈦可以促進水的分解，產生氫氣。氫氣可以作為火箭燃料，提供推進力。同時，通過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，可以減少從地球運輸燃料的成本和風險。

如此一來，在月球上建立基地也變得越來越可能，這將為人類的探索和航天活動提供重要的支持。它可以作為一個能源補給基地，為探測器、航天器和宇航員提供所需的燃料和氧氣，延長任務的持續(xù)時間和范圍。此外，月球基地還可以用作發(fā)射點，利用月球的相對較低重力和缺乏大氣層的優(yōu)勢，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，我國很早就發(fā)現(xiàn)了月球上富含大量的氦-3。

氦-3在核能領域具有重要的潛力，它可以用于可控核聚變的研究和開發(fā)。氦-3是一種氦的同位素，其原子核由兩個質子和一個中子組成，相對質量為3。

氦-3與氘（氫的同位素）在高溫高壓條件下進行核融合反應，會釋放出巨大的能量，這正是核聚變的過程。與核裂變相比，核聚變的優(yōu)勢在于它產生的廢物更少，并且不會產生長期的放射性廢物。可控核聚變被認為是未來最有希望的清潔、可持續(xù)的能源解決方案，可以說未來誰先掌握它，誰就掌握了主動權。

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，據了解，全球可用氦-3僅為500千克左右，遠遠無法達到作為能源的要求。于是人們把目光轉向了月球，想看看月球到底有多少氦-3。

根據美國、俄羅斯等國家的估算，月海區(qū)域的月壤厚度僅為2到4米，因此整個月球估計有100萬噸的氦-3，很多人可能對這個數(shù)量沒有概念。簡單來說，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100萬年！當時這個發(fā)現(xiàn)已經引起了各國的注意，使得各國加快了探月的進程，但還不算太急切。

而隨著我國嫦娥三號的玉兔月球車登陸月球，各國就有些坐不住了。因為根據玉兔月球車的測量，月海地區(qū)的月壤平均厚度約為5米，遠超出此前各國的估算。這意味著月球的氦-3還要更多。日本學者得知這個消息，還曾公開發(fā)文稱：各國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)在中國已經在這場競爭中取得勝利。

日本學者當時的說法多少有些煽動威脅論的味道。因為大家都知道，氦-3并不是說挖出來就能用的。根據目前的了解，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的提取是一個極其復雜的過程。首先需要在月球表面采集月壤樣本。這可以通過無人探測器或人類登月任務來實現(xiàn)，這其實不算什么大問題。關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構中的氣體和揮發(fā)性物質。釋放的氣體混合物將經過分離和處理過程，其中一種關鍵的分離方法是利用分子篩或膜過濾器，以分離和獲取氦-3。分離后的氦-3還必須進一步純化和提取，最終才能得到可用的氦-3元素。

這個復雜的過程和巨大的工程量（需要加熱數(shù)以百噸的月壤），就已經排除了運輸月壤到地球提取的方式，只能是把提取的過程全部放在月球，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發(fā)現(xiàn)了一個閉環(huán)——這次嫦娥五號的新發(fā)現(xiàn)恰好就為月球基地的建設提供了可能。

結語

自我國探月工程開始以來，我國已經有了一個又一個不同于美國方面的新發(fā)現(xiàn)，這使得我們能夠逐漸將月球利用起來。到如今，月球已經不僅僅是上世紀那種看似無用的星球，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。

目前美國方面已經重啟了登月計劃和月球基地計劃，為此也慶幸我國航天人的遠見：至少這次我們沒有落后，反而已經占據了先機。期待我國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。

最后，由于平臺規(guī)則，只有當您跟我有更多互動的時候，才會被認定為鐵粉。如果您喜歡我的文章，可以點個“關注”，成為鐵粉后能第一時間收到文章推送。