中科院地質與地球物理研究所近日公布了一項突破性成果:通過分析嫦娥五號帶回的月壤樣本,科研人員首次揭示了月球表面如何通過與太陽風的相互作用,將氦3這一清潔能源關鍵原料“鎖”在礦物晶格中。這一發現不僅為人類未來能源開發提供了新方向,更讓月球成為破解能源困局的重要戰略資源庫。
太陽風并非普通氣流,而是由太陽持續噴射的高能帶電粒子流,其中就包含氦3。地球因擁有全球性磁場,這些粒子在抵達大氣層前便被偏轉,難以到達地表。而月球缺乏磁場保護,太陽風粒子得以直接轟擊月壤,部分氦3離子通過物理吸附或化學鍵合的方式,嵌入斜長石、鈦鐵礦等礦物內部。嫦娥五號采集的月壤顆粒中,科研人員清晰觀測到氦3原子在礦物晶格中的穩定存在形態,這一現象在地球礦物中從未被發現。
月球獨特的“存儲機制”同樣關鍵。鈦鐵礦的六邊形晶體結構中存在納米級孔洞,其尺寸恰好能容納氦3原子,形成天然的“分子囚籠”。相比之下,地球常見的石英、長石等礦物,要么孔隙過大導致氦3逃逸,要么過小無法捕獲。更令人驚嘆的是,月球表面因長期遭受隕石撞擊,每4億年就會經歷一次徹底的土壤翻動,這使得原本僅存在于表層的氦3逐漸均勻分布至整個月壤層,形成厚度達數米的“儲氣帶”。據估算,月球氦3總儲量在100萬至500萬噸之間,而地球上的氦3主要封存在地幔中,可開采量不足月球的萬分之一。
氦3之所以被視為“完美能源”,源于其在核聚變反應中的獨特優勢。當前主流的氘氚聚變會產生大量中子輻射,不僅對反應堆材料造成嚴重損傷,還需復雜屏蔽裝置控制輻射泄漏。而氦3與氘的聚變反應幾乎不產生中子,僅釋放帶電粒子,既大幅降低設備損耗,又顯著提升安全性。若實現商業化應用,核電站將無需擔心輻射風險,反應堆壽命可延長至現有技術的3倍以上。氦3的高能量密度特性使其成為深空探測的理想燃料——一艘搭載氦3推進系統的飛船,其續航能力足以支持人類首次載人火星任務。
盡管前景廣闊,氦3開發仍面臨多重技術挑戰。首先需將月壤加熱至600-800℃,使氦3從礦物中釋放,但月球表面缺乏現成能源,加熱設備需兼顧輕量化與高效能。其次,地月運輸成本高昂,當前每公斤載荷的發射費用超過1萬美元,氦3若想實現經濟開采,運輸技術需突破現有成本瓶頸。國際競爭已悄然展開:美國“阿爾忒彌斯”計劃、俄羅斯“月球-資源”項目均將氦3列為重點目標,印度、日本等國也紛紛加速探月布局。
中國探月工程在此領域已取得先發優勢。從嫦娥一號繪制全月圖,到嫦娥五號實現月球采樣返回,中國逐步構建起完整的月球探測體系。此次月壤研究不僅精確測定了氦3的分布特征,更驗證了月球資源開發的可行性。隨著“十五五”航天規劃將深空探測列為戰略重點,中國正加速研發月球原位資源利用技術,包括月壤加熱提取裝置、氦3分離純化系統等關鍵設備。國際社會普遍認為,誰能率先掌握月球氦3開采技術,將在未來能源格局中占據主導地位。
月球氦3的發現,堪稱太陽系送給人類的“能源禮包”——太陽風充當了46億年的“快遞員”,鈦鐵礦構建了天然“保險箱”,而月球本身則成為巨大的資源倉庫。如今,嫦娥五號已推開這扇資源寶庫的大門,如何將理論突破轉化為實際能源供應,考驗著人類的智慧與協作能力。在這場關乎文明未來的競賽中,每一步技術進步都可能改寫能源史的篇章。










