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。