氦-3是科幻作品中的“常客”,作为可控核聚变燃料,被视为“完美能源”。它在地球上的含量非常稀少,在月球上却很丰富。如何利用月球上的氦-3资源?10月23日,深空探测高端研讨会在合肥举办,深空探测实验室的专家分享了新思路。 氦-3是世界公认的高效、清洁、安全的可控核聚变发电燃料。据估算,月壤层氦-3总含量约为100万—500万吨,可供人类使用千年以上。然而,如何利用氦-3却是一个难题。从氦-3的提取分离到运回地球,其中有无数难关需要攻克。目前,探月设备从月球返回,都是采用月基火箭发射返回或者交会对接返回的技术,但如果是把大量货物从月球运回地球,现有技术并不理想。
“月面制备、发射火箭,工程实施上规模过于庞大,技术实施的复杂度高,工程合理性有待优化。”深空探测实验室总体技术研究院专家褚英志介绍,传统地月空间运输方式发射间隔时间长,可重复度很低,很难持续,在月面受燃料补给等限制,粗略估计运输成本不会低于5万美元/kg。因此,要利用氦-3,需要一种更经济的运输方式。 在深空探测高端研讨会上,褚英志给出了“嫦娥抛绣球”的思路。他认为,可以建设月基磁悬浮旋转抛射返回系统,利用月球高真空、弱重力的特点,只需要2.4km/秒的速度,就能把装满氦-3的货仓“抛回”地球。
这种设备的原理,与链球运动员的投掷动作类似,运动员急速旋转,抛飞链球,而磁悬浮旋转抛射装置,抛出的是装着氦-3的返回舱。 褚英志介绍,将返回器安装在旋臂一端,逐渐加速旋转至大于月球逃逸速度后,与月面成一定角度发射出去,只要能做到“高精度、高稳定”地抛出,返回器就能顺利进入月地转移轨道,经历一段飞行之后,以适当的攻角再入地球大气。必要时可设计发动机点火,微调整姿态和轨道。 与现有返回技术相比,这种新思路若能实现,将具有诸多优势。褚英志表示,这套系统的单次发射成本低,在维护良好的情况下,可实现不限次数的长期使用。而且它的发射频率也更高,理论上单套系统即可实现2次/天以上的高频次重复发射。而且,该系统仅消耗电能,建设规模小。展望应用前景,他预测,以月球基地的氦-3年产量在3~5吨计算,市场价值预估超过千亿。考虑其他资源产出,预计年资源产出收益规模超千亿。 褚英志表示,这项技术目前还面临高速平稳旋转、高精度抛射、月面极端环境等难题需要攻克,但其意义重大,将带动深空原位资源利用,为人类走向深空、开辟第二家园创造条件。他指出,这有望改变传统深空探测的模式,从纯科学问题牵引技术发展,变为“研以致用”的发展,创造经济价值,大幅增强深空探测的原动力。
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