求月球土壤样品表面的土壤分析

按照人类社会目前的发展速度,有人预计,地球上的煤炭还够开采使用100多年,石油和天然气还够开采使用70年,而核电需要的铀矿则仅够再使用50年,地球的不可再生化石能源必将耗尽是难以避免的。“不过不用杞人忧天,”中国科学院院士、中国月球探测计划首席科学家欧阳自远说,“根据‘嫦娥一号’的探测数据,作为可控核聚变发电的燃料氦-3,月球上的资源量至少有100万吨,转化成核能后足够地球人类社会的持续发展使用近万年!”

欧阳自远介绍说,在对“嫦娥一号”探月卫星微波数据进行了一年多的分析后,香港科技大学与北京天文台的合作团队公布了这样一个令人振奋的科研成果。

氦-3是月球土壤中富含的一种稀有气体,是由太阳风直接注入月球表面的月壤层,并由月壤的颗粒所吸附,是一种可控核聚变发电的燃料。在当今世界能源紧缺的大背景下,从上世纪90年代开始的又一轮探月浪潮中,氦-3就成为各国关注的焦点。我国“嫦娥一号”设定的科学目标中,也明确有这样一项研究重点:探测月壤特性,研究月壤的厚度及分布,估算氦-3的资源分布及资源量。

利用微波探测仪,“嫦娥一号”出色地完成了这一任务。“微波的穿透力很强,可以深入数米至十多米深的月壤,立体地记录各个位置及深度的亮度温度资料。”欧阳自远说,“大量的分析研究工作证明,月壤层中氦-3的含量比较稳定,因此我们只需要测得月壤层的厚度,就能基本估算出氦-3的资源量与分布特征。”

根据“嫦娥一号”微波辐射计对全月球表面探测的月壤各种特性的原始数据,计算全月球表面白昼与黑夜的亮度温度分布,估算出全月球月壤层厚度的分布,从而估算氦-3的资源量与分布。香港科技大学的科研团队经过研究,首次发现月壤中有200个深层微波黑点。这些黑点晚间温度为-150℃,比周边低10℃以上,而日间温度却比周边高,温差极大,“这显然指示了某种特殊物质的存在。”香港科技大学数学系教授陈炯林说。根据以前的科研结论,这些“黑点”的大温差特性与金属钛吻合,“月球上氦-3常与钛元素同在。由此我们推测,这200多个黑点周围可能有更多的氦-3。”

另外,由于“黑点”主要分布在月壤表层向下10米左右的地方,所以可以断定,氦-3主要存在于10米深左右的月壤中。

根据从月壤标本分析得出的氦-3含量,以及微波探测仪显示的10米以下的月壤厚度,最终,科研团队推算出:月球上的氦-3储量在100万吨左右。

全地球土壤中的氦-3存量只有15吨左右,为什么月球上的氦-3数量却有100万吨呢?科学研究表明,造成这种差异的原因主要是太阳风到达不同天体表面的难易程度不同。太阳喷射出来的高速粒子流,携带有大量的氦-3粒子,是氦-3的重要来源。当太阳风吹向地球时,由于地球外围的磁层、电离层、大气层和地球磁场的影响,太阳风无法完全进入地球表面,只有极少量氦-3进入地球土壤,其余大部分散发到太空中;而月球上几乎没有磁层、电离层、大气层和内部磁场的影响,太阳风直接吹到月球表面,氦-3被月面月壤中的颗粒吸附,日积月累,氦-3的含量越积越多,从而成为月壤重要的组成部分。

“不要小看这100万吨氦-3。”欧阳自远说,“根据测算,若可控核聚变发电得以实现,中国一年的发电总量只需要8吨氦-3;美国一年所需要的电量,也只要消耗25吨氦-3。以此推算,全世界一年大约100吨氦-3就够了。”

氦-3还是世界上最安全、最清洁、最高效的能源。我们都知道,核反应有两种:裂变和聚变。目前核电厂一般采用核裂变发电,铀等放射性元素不仅会产生很多核废料,而且如果在反应炉中发生不稳定变化,还会带来很大的安全隐患。目前核聚变的主要原料是重氢,即氘和氚,氚是放射性核素,大量使用不安全;氘和氚反应后,产生中子,不利于安全防护。如果用氦-3代替氚作为核聚变燃料发电,氦-3是稳定的核素,很安全,氘与氦-3反应后释放出来的是质子,有利于安全防护和控制,将可大大降低危险性。

欧阳自远说,目前,科学家们已经提出了各种技术流程和解决方案,以便将月球上的氦-3提取、富集和运回地球,所以“氦-3将是人类下一个重要的可控核聚变发电的能量原料,它将可以为人类社会提供长达上万年的能量需求。而不到1万年,相信我们的科技水平早已发达到足以探索找到新的能源了!”

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先了解月球表面的自然状况,分析月球基地应具备那些基本的生命保障条件,了解人类目前在生物圈研究领域的成就/分析人类开发哪些月球资源,探讨哪些月球资源可用于发展月球基地.最后分析月球基地的基本功能,绘制基地构想图

月表无大气,只是在月球表面几十公分的空间范围内有一定数量的游离态氢,钠,镁等元素,使得这一空间的气压比一般的行星际空间的压力高3到4个数量级,达到0.0000001Pa(注:地球表面的气压是100000Pa).同时,由于没有大气散射的影响,你可以在太阳当空的情况下欣赏美丽的星星,当然也不会遇到风雨云等天气了.

月球赤道附近表面温度(注:是地表辐射热,不是气温,月表无大气):白天超过120摄氏度,晚上降到-180摄氏度.

月球自传一周是680小时,大约相当与地球的28天.也就是说,在月球上,你可以最多在14天内一直见到太阳.呵呵.

月球表面没有液态水,至于有没有水冰,科学界还在探测研究.表面有几厘米厚的月球土壤,是由陨石撞击月球表面岩石而形成,(和地球土壤形成原因不同).薄薄的土壤下面是十分坚硬的玄武岩.

无人类已知的生命形态.

③月球上有哪些满足人类生存的基本条件?

人类的生存需要一定压力的空气,干净的水,食物,能源(温度)等.月球上的现有条件(如问题2中所示)如果不经过人类科技的改造加工的话,没有一条能够满足人类生存的要求.

④如果想在月球上生活,人类还需要创造哪些生存条件?

如问题3中所说的,要想在月球生存,必须人工创造所有基本生存条件,如一定压力的空气,干净的水,食物,能源(温度)等.

这下可以回答第1个问题了:

①建立月球基地需要满足哪些条件?

基地首先要有能源,制造空气,水,维持温度恒定,植物生长都需要能源,没有能源的话一切人类活动都无法进行.月球上有充足的太阳能可以使用,另外,在月球土壤中,有一种叫氦3的物质,是非常优质的核燃料.

人类生存需要空气,月球土壤中含有一定的氧化物,分解后可用于制造氧气,但遗憾的是月球上没有原料去制造氮气,目前科学界的两种解决办法是: 1用氦气代替氮气,月球上有丰富的氦元素,这种方法对人体有一定的危害. 2 从地球运输,这种方法技术上没问题,但成本极高.

水的话,最近的探测器结果表明,月球有极少数地方有冰存在,加热可形成水.另一种方法是,利用月球上丰富的氢,氧元素合成水,这种方法成本十分高.

月球土壤和岩石中有大量植物所需的矿物质元素,利用现有的无土栽培技术,在上述条件满足的情况下,可以实现植物生长.只是别忘了上月球时带上植物种子噢.

月球基地应具有生产,生活,科研的功能,应在最大程度上实现自给自足.但建设基地初期需要的建设材料,必需从地球上带.(因为月球上没有).

月球上没有地震,但小心,时不时会有陨石从天上掉下来砸坏屋顶的.:)

应该就这些了把,写的我够累的.祝你梦想成真.

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    科技日报北京1月31日电 (实习记者张佳欣)了解月球水的来源对于研究月球进化史、太阳风与月球及其他无大气天体的相互作用至关重要。据物理学家组织网近日报道,发表在《天体物理学快报》上的一项国际研究表明,太阳风可能不是形成水的离子的唯一来源。研究人员表示,来自地球磁层的粒子也可以为月球“播撒”水,这意味着其他行星也可能为其卫星提供水。

    研究发现,月球极地表面OH/H2O的丰富程度在太阳风和地球磁层中保持相同水平。他们认为,来自地球磁层的粒子(不同于太阳风)有助于月球的水合作用。

    在阿波罗登月时代之前,由于极端温度和太空环境的恶劣,月球曾被认为像沙漠一样干燥。此后,许多研究发现了月球上有水:在阴暗的两极陨石坑中有冰,在火山岩中有水,在月球土壤中有意想不到的铁锈沉积物。尽管有了这些发现,但对于月球地表水的范围和来源仍然未能真正确认。

    虽然太阳风可能是月球表面水的来源,但计算机模型显示,在满月后大约3天内,当太阳风经过地球磁层时,在高纬度地区,多达一半的水会蒸发消失。

    流行的理论认为,一方面,在太阳风推动下,带正电的氢离子轰击月球表面,并自发反应生成水;另一方面,地球的“守门员”磁层可以阻挡太阳风到达月球。但研究人员分析月球表面的OH/H2O发现,月球表面的水在地球磁层屏蔽下不会消失。

    通过比较太阳辐射穿过地球磁层之前、期间和之后的一系列月球水面图,研究人员发现,月球上的水可以由地球磁层离子流动(也被称为“地球风”)补充。“忒米斯-阿尔忒弥斯号”探测器描绘了太阳风和地球磁层风中离子的独特特征,“月亮女神号”探测器则证实了这些来自地球的离子在月球附近的存在。

    此前,“月亮女神号”探测器在月圆时的观测发现,高浓度的氧同位素从地球臭氧层中泄漏出来,进入月球的土壤中;同时,在地球散逸层中也发现了大量的氢离子。这些磁层粒子的混合流动从根本上不同于太阳风的流动。因此,这项研究中对月球地表水的最新检测驳斥了地球磁层屏蔽假说。相反,研究认为,地球磁层本身就创造了一座“水桥”,可以为月球补充水分。

    地球磁层可以使太阳风中的大量高能粒子偏转方向,从而使地球上空的大气得以留存,使地球上的生命不受太阳风的伤害,也使许多通讯设备免受太阳风严重干扰,可以说它是地球的“保护伞”。谁能想到,地球磁层的粒子还扮演着“水桥”的角色,为月球送水呢?只能说,天体之间的相互联系和作用太奇妙了,每次发现都在不断刷新我们的认知。

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