6-22《月球之谜》

月球上的可利用能源都有什么？

月球，巨大的资源宝库 　　月球有丰富的矿藏，据介绍，月球上稀有金属的储藏量比地球还多。月球上的岩石主要有三种类型，第一种是富含铁、钛的月海玄武岩；第二种是斜长岩，富含钾、稀土和磷等，主要分布在月球高地；第三种主要是由０．１～１毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。 月球岩石中含有地球中全部元素和６０种左右的矿物，其中６种矿物是地球没有的。 　　科学家指出，要开发月球必须对月球进行全面的探测，了解月球的资源，并逐步对资源进行开发。月球的矿产资源极为丰富，地球上最常见的１７种元素，在月球上比比皆是。 以铁为例，仅月面表层５厘米厚的沙土就含有上亿吨铁，而整个月球表面平均有１０米厚的沙土。月球表层的铁不...全部

  月球，巨大的资源宝库 　　月球有丰富的矿藏，据介绍，月球上稀有金属的储藏量比地球还多。月球上的岩石主要有三种类型，第一种是富含铁、钛的月海玄武岩；第二种是斜长岩，富含钾、稀土和磷等，主要分布在月球高地；第三种主要是由０．１～１毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。
  月球岩石中含有地球中全部元素和６０种左右的矿物，其中６种矿物是地球没有的。 　　科学家指出，要开发月球必须对月球进行全面的探测，了解月球的资源，并逐步对资源进行开发。月球的矿产资源极为丰富，地球上最常见的１７种元素，在月球上比比皆是。
  以铁为例，仅月面表层５厘米厚的沙土就含有上亿吨铁，而整个月球表面平均有１０米厚的沙土。月球表层的铁不仅异常丰富，而且便于开采和冶炼。据悉，月球上的铁主要是氧化铁，只要把氧和铁分开就行；此外，科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法。
  在月球表层，铝的含量也十分丰富。 　　月球土壤中还含有丰富的氦３，利用氘和氦３进行的氦聚变可作为核电站的能源，这种聚变不产生中子，安全无污染，是容易控制的核聚变，不仅可用于地面核电站，而且特别适合宇宙航行。
  据悉，月球土壤中氦３的含量估计为７１５０００吨。从月球土壤中每提取一吨氦３，可得到６３００吨氢、７０吨氮和１６００吨碳。从目前的分析看，由于月球的氦３蕴藏量大，对于未来能源比较紧缺的地球来说，无疑是雪中送炭。
  许多航天大国已将获取氦３作为开发月球的重要目标之一。 月球资源的利用 　　人们根据月岩样品及大量有关资料的研究与分析，确定了月球优先生产的产品原则，主要是充分利用月球资源，为扩建月球基地而生产必需的原材料，重点是制氧、金属冶炼、建筑材料的制备等。
  为了实现这一目的，人们已对月球上的加工厂的生产工艺流程及制备方法进行了多方面的详细研究。 　　科学家很早就开始了月球表土提取氧的方法研究。他们利用“阿波罗”飞船取回的月球沙土进行实验，在１０００摄氏度的高温下，将月沙中的钛铁和氢接解生成水，再将水通过电解提取氧。
  研究表明，提取一吨氧，约需七十吨的月球表土。考虑到在月球上生产的特殊情况，建议在月球基地建设的同时，应考虑配备一套小型的化学处理设备，利用太阳能作动力，每天大约可制备出１００千克的液氧。具体流程是，利用月球岩石在高温下与甲烷发生反应，生产一氧化碳和氢。
  在温度较低的第二个反应器中，一氧化碳再与更多的氢发生反应，还原成甲烷和水，然后使水冷凝，再电解成氧和氢，把氧储存起来供使用，而氢则送入系统中再循环使用。据预测，月球制氧设备，最初是为给月面上的航天员提供氧气之用，但他们需要的氧气并不多，一个１２人规模的基地，每月也只需要３５０千克氧气。
  而一套制氧设备连续工作后，可生产出相当数量的氧气。因此，在月球基地建设时，应同时建造一个永久性的液氧库，以便供给航天器作为低温推进剂燃料使用。 　　十分有意义的是，在制氧过程中，经过化学处理后得到的“矿渣”，却都成了上等的副产品。
  这是因为它含有丰富的游离硅和可供冶炼的金属氧化物，只要彩适当的工业方法便可继续冶炼，炼制出工业上极有使用价值的金属钛。科学家们提出的制钛工艺流程是，将“矿渣”通过机械粉碎、磁选，提取出钛氧化物，在１２７３摄氏度高温下加氢处理，生成氧化钛。
  再以硫酸置换出其中的铁，接着和碳混合，在７００摄氏度温度下通入氯气，经过化学反应后生成四氯化铁。然后在２０００摄氏度高温下加热，投入镁以便脱氯，最终得到熔融态的钛。 　　铝的精制方法更为新颖，月面上的铝是由称之为斜长石的复杂结构所组成。
  科学家经过反复试验与研究，提出了一套炼铝的新工艺。具体做法是：将月岩粉碎，在１７００摄氏度下加热熔化，然后在水中冷却至１００摄氏度，制成多质的球，再经粉碎，在其中加入１００摄氏诉硫酸，即可浸出铝。
  用离心分离法和过滤法除去硅化物后，再将它在９００摄氏度的温度下进行热解反应，得到氧化铝和硫酸钠的混化物。随后洗去硫酸钠并进行干燥，再与碳混合加热的同时，加入氯气与之进行反应，生成了氯化铝，经过电解，获得最终产品——纯铝。
   　　建筑业离不开玻璃，因此在月面上生产玻璃显得尤为重要。通常的玻璃由７１％－７３％的氧化硅，１２％－１４％的硫酸钠，１２％－１４％的氧化钙组成。月球土壤中含有４０％－５０％的氧化硅，在月面上制造玻璃是以氧化硅为主。
  其精制方法较为简单，在月球土壤中根据需要加入各种微量添加物，用硫酸溶解出一些无用的成分之后，在１５００－１７００摄氏度的温度下溶化，然后经过压延冷却，即可制成月球玻璃。 　　月球资源开发利用将从研究阶段进入试生产阶段。
  试生产阶段规模不大，需要进一步扩大再生产，使月球生产活动逐步走向批量生产的轨道。从上所述，我们可以理解建立月球基地的经济意义。收起