月球發電廠

2007年11月21日14:11  來源:人民網科技

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  研究表明,大約50年后,人類目前廣泛使用的傳統能源煤、石油和天然氣將面臨嚴重短缺的局面。嚴峻的能源危機迫使人類將目光轉向浩瀚的宇宙,而月球作為地球的近鄰是人類尋找地球以外能源的首選目標。

  目前,科學家正在努力尋找解決能源危機的辦法,他們將希望寄托在太陽能和核反應堆上(包括核裂變發電和核聚變發電)。然而,濃密的地球大氣層致使在地球上利用太陽能有許多不穩定因素﹔利用核裂變反應獲得電力的方法往往產生大量放射性廢料,容易造成嚴重的環境污染。而目前正加速發展的利用氘和氚熱核聚變反應堆生產能源的方法,同樣因形成強大的中子輻射而存在放射性問題。而月球以其獨特的環境特征、貯存豐富的清潔能源,成為人類尋找地外能源的首選目標。

  在月球上建太陽能發電廠

  由於月球表面幾乎沒有大氣,太陽輻射可以長驅直入。計算表明,每年到達月球范圍內的太陽光輻射能量大約為12萬億千瓦,相當於目前地球上一年消耗的各種能源所產生的總能量的2.5萬倍。按太陽能能量密度為1.353千瓦/平方米計算,假設在月球上使用目前光電轉化率為20%的太陽能發電裝置,則每平方米太陽能電池每小時可發電2.7千瓦時,若採用1000平方米的電池,則每小時可產生2700千瓦時的電能。

  由於月球自轉周期恰好與其繞地球公轉周期的時間相等,所以月球的晝夜各約為14天,月球上的一天相當於地球的一個月,這樣隻要在月球的白天,月球基地就可以獲得豐富的太陽能。科學家認為,如果在月球表面建立全球性的並聯式太陽能發電廠,就可以獲得極其豐富而穩定的太陽能,這就可以解決了未來月球基地的能源供應問題。

  利用氦-3發電

  科學家提出的另一種解決未來月球基地能源問題的途徑是建造和使用氦-3同位素(3He)的熱核反應堆,這種反應堆沒有中子輻射,不會造成環境危害。雖然地球上的3He儲量極為希缺,但月壤中富含3He。

  除了極少數非常陡峭的撞擊坑和火山通道的峭壁可能有裸露的岩石外,整個月球表面都被月壤覆蓋,在月海區平均厚約5米,月陸區厚約10米。這些土壤長期接受太陽的照射,富集由太陽風粒子直接注入的揮發性化學元素和同位素,在這些稀有氣體中就有大量的3He。有人估算,月壤中3He的資源總量可達100萬-500萬噸。3He是一種清潔、安全和高效的核聚變發電的燃料。據專家計算,如果採用D-3He(氘和3He進行核聚變反應產生電能)核聚變發電,美國年發電總量僅需消耗25噸3He﹔中國1992年的年發電總量隻需8噸3He,全世界一年有100噸3He就夠了。以目前全球電價和空間運輸成本算,1噸3He的價值約40億美元,而且隨著空間技術發展,空間運輸成本肯定將大大下降。最近法國科學家宣布,2030年將使利用3He進行核聚變發電商業化。這樣,開發利用月壤中的3He將是解決人類能源危機的極具潛力的途徑之一。

(責編:趙竹青)
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