大师作文网月球上面含有某重要元素,若开采面临哪些困难?
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/11/12 23:15:04
月球上面含有某重要元素,若开采面临哪些困难?
研究表明,大约50年后,人类目前广泛使用的传统能源煤、石油和天然气将面临严重短缺的局面.严峻的能源危机迫使人类将目光转向浩瀚的宇宙,而月球是人类寻找地球以外能源的首选目标.
解决能源危机困难重重
目前,科学家正在努力寻找解决能源危机的办法,而月球以其独特的环境特征、巨大的能源储库,自然成为人类寻找地外能源的首选目标.
本来,科学家一直将希望寄托在太阳能和核反应堆上（包括核裂变发电和核聚变发电）.然而,浓密的地球大气层致使在地球上利用太阳能有许多不稳定因素；利用核裂变反应获得电力的方法往往产生大量放射性废料,容易造成严重的环境污染.而目前正加速发展的利用氘和氚热核聚变反应堆生产能源的方法,同样因形成强大的中子辐射而存在放射性问题.
在月球上建太阳能发电厂
由于月球表面几乎没有大气,太阳辐射可以长驱直入.计算表明,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,相当于目前地球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2.5万倍.按太阳能能量密度为1.353千瓦/平方米计算,假设在月球上使用目前光电转化率为20％的太阳能发电装置,则每平方米太阳能电池每小时可发电2.7千瓦时,若采用1000平方米的电池,则每小时可产生2700千瓦时的电能.
由于月球自转周期恰好与其绕地球公转周期的时间相等,所以月球的白天是14天半,晚上也是14天半,一天相当于地球一个月的长度,这样它就可以获得更多的太阳能.科学家认为,如果在月球表面建立全球性的并联式太阳能发电厂,就可以获得极其丰富而稳定的太阳能,这不但解决了未来月球基地的能源供应问题,而且随着人类空间转换装置技术和地面接收技术的发展与完善,还可以用微波传输太阳能,为地球提供源源不断的能源.
月壤中富含氦—3
现实可行的解决未来能源问题的途径是建造和使用氦—3同位素（3He）的热核反应堆,这种反应堆没有中子辐射,不会造成环境危害.但遗憾的是地球上3He储量极为有限,地球天然气中理论上的总含量仅为10—15吨,而月壤中富含3He.
除了极少数非常陡峭的撞击坑和火山通道的峭壁可能有裸露的岩石外,整个月球表面都被月壤覆盖,在月海区平均厚约5米,月陆区厚约10米.这些土壤长期接受太阳的照射,富集由太阳风粒子直接注入的挥发性化学元素和同位素,在这些稀有气体中就有大量的3He.据估算,月壤中3He的资源总量可达100万—500万吨.3He是一种清洁、安全和高效的核聚变发电的燃料.据专家计算,如果采用D—3He（氘和3He进行核聚变反应产生电能）核聚变发电,美国年发电总量仅需消耗25吨3He；中国1992年的年发电总量只需8吨3He,全世界一年有100吨3He就够了.以目前全球电价和空间运输成本算,1吨3He的价值约40亿美元,而且随着空间技术发展,空间运输成本肯定将大大下降.最近法国科学家宣布,2030年将使利用3He进行核聚变发电商业化.这样,开发利用月壤中的3He将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一.
解决能源危机困难重重
目前,科学家正在努力寻找解决能源危机的办法,而月球以其独特的环境特征、巨大的能源储库,自然成为人类寻找地外能源的首选目标.
本来,科学家一直将希望寄托在太阳能和核反应堆上（包括核裂变发电和核聚变发电）.然而,浓密的地球大气层致使在地球上利用太阳能有许多不稳定因素；利用核裂变反应获得电力的方法往往产生大量放射性废料,容易造成严重的环境污染.而目前正加速发展的利用氘和氚热核聚变反应堆生产能源的方法,同样因形成强大的中子辐射而存在放射性问题.
在月球上建太阳能发电厂
由于月球表面几乎没有大气,太阳辐射可以长驱直入.计算表明,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,相当于目前地球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2.5万倍.按太阳能能量密度为1.353千瓦/平方米计算,假设在月球上使用目前光电转化率为20％的太阳能发电装置,则每平方米太阳能电池每小时可发电2.7千瓦时,若采用1000平方米的电池,则每小时可产生2700千瓦时的电能.
由于月球自转周期恰好与其绕地球公转周期的时间相等,所以月球的白天是14天半,晚上也是14天半,一天相当于地球一个月的长度,这样它就可以获得更多的太阳能.科学家认为,如果在月球表面建立全球性的并联式太阳能发电厂,就可以获得极其丰富而稳定的太阳能,这不但解决了未来月球基地的能源供应问题,而且随着人类空间转换装置技术和地面接收技术的发展与完善,还可以用微波传输太阳能,为地球提供源源不断的能源.
月壤中富含氦—3
现实可行的解决未来能源问题的途径是建造和使用氦—3同位素（3He）的热核反应堆,这种反应堆没有中子辐射,不会造成环境危害.但遗憾的是地球上3He储量极为有限,地球天然气中理论上的总含量仅为10—15吨,而月壤中富含3He.
除了极少数非常陡峭的撞击坑和火山通道的峭壁可能有裸露的岩石外,整个月球表面都被月壤覆盖,在月海区平均厚约5米,月陆区厚约10米.这些土壤长期接受太阳的照射,富集由太阳风粒子直接注入的挥发性化学元素和同位素,在这些稀有气体中就有大量的3He.据估算,月壤中3He的资源总量可达100万—500万吨.3He是一种清洁、安全和高效的核聚变发电的燃料.据专家计算,如果采用D—3He（氘和3He进行核聚变反应产生电能）核聚变发电,美国年发电总量仅需消耗25吨3He；中国1992年的年发电总量只需8吨3He,全世界一年有100吨3He就够了.以目前全球电价和空间运输成本算,1吨3He的价值约40亿美元,而且随着空间技术发展,空间运输成本肯定将大大下降.最近法国科学家宣布,2030年将使利用3He进行核聚变发电商业化.这样,开发利用月壤中的3He将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一.