月亮之于地球的关系，不仅仅在于是后者的天然卫星。自古以来，人类便仰望着月亮。2020年12月我国的嫦娥五号返回器成功返回地面，并带回了1731克珍贵的月壤样本。经过100多个科研团队的不懈努力，月壤中蕴藏的丰富资源逐步被揭开了神秘面纱。
月壤中有什么？
(资料图)
月壤里最主要的组分是矿物、结晶岩、角砾岩碎屑，以及各种击变玻璃和胶结物。通过分析月壤中的钛铁矿颗粒，科学家发现，这些钛铁矿在微观表面上，都存在着一层非晶玻璃结构。
玻璃态材料的结构特殊，可以很好地保存其中的物质材料，在月壤的钛铁矿玻璃中，科学家发现了大量氦-3的存在。氦-3是氦的同位素。在地球上，氦-3一直是稀有的可控核聚变资源。同时，氦-3也被众多科学家视为未来最完美的清洁能源。
地球上的氦-3资源十分有限，全球可提取的氦-3仅有不到二十吨。氦-3的价格十分高昂，一吨的售价在20到30亿美元之间，折合人民币需要近200亿每吨，仅仅一百吨的氦-3开采价值便高达两万亿人民币。
除了重要的未来能源物质外，月壤中还发现了一种地球上没有的磷酸盐矿物。这种磷酸盐矿物中有高含量的稀土，并且矿物的单晶颗粒极为细小，被我国科学家命名为“嫦娥石”。“嫦娥石”的发现对揭开月球起源演化之谜有重大的意义，其中的稀土资源也是科学家们未来不懈探索开发的重要材料。
月壤可以说是“浑身是宝”。除此之外，2022年5月，我国科学家在月壤样本中发现了一些活性化合物。作为催化剂，这些化合物具有良好的催化潜能，但目前仍与地球上的催化剂性能上有所差异。
在我国科学家的探索下，研究人员采用人工光合成技术，通过月壤中活性化合物的催化，不仅实现了水和二氧化碳到氢气、氧气的转化，还制造出了更为复杂的化合物甲烷和甲醇。
月壤中的氦-3
地球上的氦元素主要是氦-4，而氦-3的存在尽管在地球上十分稀有，但在月壤中却是随处可见。月壤中的氦-3广泛存在于月表的辉石、橄榄石、斜长石、钛铁矿中，其中以钛铁矿颗粒中的含量最高。
科学家通过测定月壤中的含量和月球的月壤厚度，估算出月球上月壤的资源总量在100到500万吨上下。如此巨量的可控核聚变资源是惊人的，在地球上，建设一个发电量500兆瓦的氘氦-3核电站，需要消耗的氦-3一年也只在50千克左右。
氦-3作为可控核聚变的材料，在聚变过程中，除了安全性比主流的氘—氚反应核聚变更高外，还有后者无法企及的一大优点，不产生中子，不会带来核污染的风险，可以真正实现清洁高效的核能利用。
同时，氦气凝结温度极低，可以用作极低温材料下的制冷。因此作为关键制冷剂，氦-3在超导材料、量子计算、拓扑绝缘体等前沿研究领域，可以发挥重要的超低温性质，是不可或缺的重要资源。
仍在探索的技术
尽管月球上的资源十分丰富，但对其开采利用的技术问题，全世界科学家仍在探索阶段。月球因缺少大气层的缘故，地表受到太阳风长期的接触，将太阳风中的氦-3以气泡的形式存储在了玻璃态矿物结构中，玻璃态结构的特殊性，也导致氦-3原位提取需要一定的技术手段。
月壤中的钛铁矿，相比其他矿物，在溶解氦-3上具备优越的性质，但在氦-3注入了钛铁矿晶格后，氦原子也会不断被释放出来。由于钛铁矿颗粒表层玻璃结构阻挡了这一释放过程，月壤中的氦-3就被逐渐储存了下来。
因此想要高效开采、原位提取月球中的氦-3，需要突破的技术环节主要在于对月壤中富含氦-3的矿物的提取和存储，以及氦-3的原位释放提取。有研究者指出，氦-3可以通过机械破碎的矿物结构的方式释放，但这一提取效率相对较低。
通过加热的方式开采月壤中的氦-3，最佳的加热提取温度需要达到1000开尔文以上。同时，尽管月球上有丰富的资源，但将月壤中巨量的氦-3资源用在地球的建设中，对于人类的宇宙航天航空技术而言，也仍是一大挑战。
从人类首次登月至嫦娥五号成功登月采回1731克的月壤样本，这条路道路我国科研工作者已走了51年。然而，从古至今，跨越幻想到现实，地球到月球的距离的，恰恰是人类对于未来非凡的想象和勇往直前的脚步。
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