未来的能量来自月球_能源论文

未来的能量来自月球_能源论文

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地球上的能源越用越少,日趋枯竭。于是,科学家把目光投向了月球。

把太阳能板安装到月球上去

科学家相信,21世纪人类将解决向太空要电力的全部技术问题,并使该技术商业化。

2001年12月14日,美国休斯敦大学空间系统研究院的科学家发布研究报告称,人类面临的能源短缺可以通过在月球上修建能源工厂来解决。

负责此项研究的休斯敦大学空间系统研究院专家大卫·克里斯维尔表示,随着地球能源消耗的快速增加,未来几十年里,地球能源将面临严重的短缺。解决这一问题的好方法,就是到月球上兴建能源工厂,将阳光收集起来,然后以微波的形式输送到地面。这种方法不仅廉价,而且相当稳定可靠。这将是一个能使全球获益的能源解决方案。

虽然克里斯维尔的方案目前看起来还有点玄,但他表示,如果美国政府愿意出资兴建的话,这个设想一定能够实现。他估计这个工程大约要耗资57亿美元,是阿波罗登月计划的3倍。

有科学家评论说,依照目前的形势,月球很明显将是新能源的重要来源之一,因此克里斯维尔的月球能源工厂计划具有其合理性。根据科学家构想,未来的月球能源工厂将分电力生产和输送两大部分。首先,他们计划将50千米宽的太阳能板安装到月球上。由于这时的太阳能板不会像在地球上那样受空中云彩、大气尘埃等的影响,因而接受的光照将比在地球上多8倍。电能产生后,科学家构想的第二步便是通过微波束把电能传向地球。

这些电能在穿过大气层后,即被由盘式天线、低压电流二极管和电子束回旋加速器(波动转换器)共同组成的地面设备接收,并转变成高压直流电源供地球上使用。

在月球上,还可制成太阳能电池

假如有一天,当月球车来回行驶之后,月球表面就会铺上一层太阳能电池,那么月球基地的供电问题就迎刃而解。这看来很不现实,但美国太空总署的研究人员却认为有可能实现。

长期以来,科学家挖空心思也找不到在太空发电的好办法。太阳能电池板、核反应堆?它们都太重、太昂贵,而太空船的容量也有限,难以将它们从地球运往月球。不过,休斯敦大学物理学家弗罗因德利希说,其实月球具备制造太阳能电池板和所需原料的条件,如硅、金属等,大可就地取材。

目前,科学家们正从事由太空总署资助的研究,探讨利用特制月球车在月球表面大量铺设太阳能电池的构想,在第一阶段,他们先研制一辆以太阳能驱动的月球车。该车在具备充足原材料的情况下,能够在月球表面铺设可产生高达100千瓦电力的太阳能电池。

在制造太阳能电池的过程中,月球车前方的镜片会收集太阳的热能。当车子不断来回行驶时,它会一面吸取太阳能,一面融化月球风化层(即月球上的尘土),并用它来制造太阳能电池的玻璃底层。之后,月球车还会在这块玻璃层上铺上一层能用作电极的铝金属;接着,月球车还会通过不断来回,再在上面铺设硅层以及改善半导体导电率的其他物料。当所有程序都完成之后,一块块铺在月球表面的太阳能电池就大功告成。这种太阳能电池的质量可能比地球制造的差,但好处是一经制成就可免费和无限量地使用。

科学家们希望在未来几年里能制成这种月球车的原型,并认为第一阶段的计划可望在10年内完成。

月球上有足够的“氦—3”

美国巴特利研究所最近的调查报告指出,大约50年之后,人类目前广泛使用的传统能源煤炭、石油和天然气等将面临严重短缺的局面。工农业的发展因能源的危机将受到制约。某些预言家将希望寄托在核反应堆上。但是,这种获得电力的方法往往产生大量放射性废料。废料的处理是个大问题,而且铀的储量还是比较有限的。同时,目前正加速发展的利用重氢和超重氢反应的热核反应堆,也遇到了某些困难;反应堆也存在放射性问题。

但是,人类可用新方法来解决能源问题。新方法就是,建立使用“氦-3”同位素的热核反应堆。在这种反应堆中因没有中子辐射,也就没有了放射性污染,不会危害环境。然而,地球上“氦-3”同位素的储量不大,无法大量生产能源。自动飞行器和登上月球的美国宇航员获取的资料表明,月球上具有足够的“氦-3”这种地球上稀有的元素在月球表面的尘埃中多达百万吨以上。

长期以来,科学家一直在动月球的脑筋:能否将月球上储量丰富的“氦-3”核能用于发电供地球上使用。现已查明,月球上的“氦-3”储量足够人类使用1000年。值得指出的是,科学家对从月球上获取“氦-3”解决地球能源问题的方案,进行了经济上的论证,用这种方法获取的每度电的成本完全可以与现行方法竞争。

在利用月球上的“氦-3”获取热核能源方案中,目前尚未发现技术上不可克服的难题。科学家计划发射太空飞行器,用其携带的设备收集月球表面的尘埃,从中分离出“氦-3”,使其变为液态后带回地球。

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