月亮也能用來發電？

潮汐能量

人類對用電量的需求幾乎是無止境的，地球上的煤炭資源快被人類用完了，人類還開發出風能發電、太陽能發電、核能發電等等。可是人類幾乎忽視一種最清潔的能源發電——那就是利用月球對地球的潮汐力發電。

潮汐的力量來自月球引力的作用。眾所周知，地球會同時受到太陽和月亮的引力作用，但是月亮對地球的影響卻是太陽的兩倍還多，其根本原因就在於月亮離地球更近。由月球造成的潮汐運動蘊藏著極大能量。

月球引起了潮漲潮落，賦予了潮水巨大的動能。和風車捕捉風能一樣，我們需要尋一種方法來獲取「潮能」。什麼裝置能擔當此項任務呢？水下渦輪機。這種裝置並不複雜，原理也十分簡單，你可以把它想像成安在海底或者河床上的風車。它的葉輪設計和飛機螺旋槳類似，後面連著齒輪箱，齒輪箱連著發電機。當潮水襲來，渦輪機就轉起來，同時帶動齒輪旋轉，然後帶動發動機運行。發電機產生的電能再通過海底電纜傳到岸上，匯入電網，送至千家萬戶。

而且，比起風車，水下渦輪機還有自身的一些優勢。第一，水下渦輪機不會佔用陸地空間，風車農場則需要大片的土地。這在土地日益昂貴的今天，無疑是個巨大的優點。第二，因為水的密度遠大於空氣密度，這意味著相同條件下——轉速、受力面積相同時，渦輪機將會產生更多的電能。最重要的是，由於潮汐有規律可循，潮能可以進行準確的計算。

目前，一些小規模渦輪機已經投入水底，用以測試渦輪機對潮汐區域的生態環境所產生的影響。在海洋動物們的「家裡」裝機器，當然要考慮到會不會影響到它們的生活了。渦輪機對海洋生態系統的影響很難考證，不過，一個快速旋轉的渦輪機葉片還是很可能把無辜的小魚轉進來的。令人感到欣慰的是，潮汐渦輪機的速度不會很快，每分鐘大概只有10轉到20轉，這種速度對魚來說還是比較安全的。到目前為止，還沒有魚被捲入渦輪機。

超級「月亮光電廠」

我們現在在地球上已經利用太陽能發電，但由於地球裹著一層厚厚的大氣，過濾掉不少陽光，因此太陽能發電的效率始終不高。

但在月球上利用太陽能發電，效率就大不一樣了。月亮表面幾乎不存在大氣，所以太陽輻射可以長驅直入。每年到達月球的太陽光輻射能量大約為12萬億千瓦，相當於地球上一年消耗各種能量總和的2.5倍！而且因為月球自轉周期與其繞地球公轉周期的時間幾乎相等，黑白天各佔14.5天，一天相當於地球一個月的長度，而這又可以讓它獲得更多的太陽能。在月球表面建立全球性的並聯式太陽能發電站，可以令太陽能電池板的效率最大化，這樣就能獲得極其豐富而穩定的太陽能。這不但解決了未來月球基地的能源供應問題，而且在未來還有望利用微波技術傳播太陽能直接向地球輸送能源。

日本建築公司清水公司近日就提出了一個雄心勃勃的所謂的「月環計劃」，對太陽能的利用規模預計將超過以往的任何計劃：圍繞月球約1.1萬公里長的赤道建一條太陽能發電帶，再將電能轉化為微波束和激光束，然後傳回地球的接收站。在此期間，無線電導航台會確保微波束和激光束被準確輸送至地面接收站。

機器人也將在建設過程中成為「主角」。通過地球上每天24小時的遙控操作，它們將到月球上實施各種各樣的工作，比如平整場地、組裝機器和設備。機器和設備運往月球後，機器人將在月球基地完成對它們的組裝。

「月環計劃」的最大優勢在於它可以24小時不斷地接受清潔能源。其一年的發電規模相當於17億噸石油或者1.3萬個核電站的年發電量，按目前的能源消耗速度計算，夠地球使用30年。日本的公司正在集中力量攻克「月環工程」中的一系列技術難題，將於2035年正式啟動這項計劃。這項雄偉的計劃一旦實現，將會有助於人類從傳統資源到新資源進行順利過渡。

清潔的核聚變能源

月球上還有豐富的氦-3資源。作為氦的同位素之一，氦-3含有兩個質子和一個中子，氘和氦-3進行核聚變的發電效能超過石油的千萬倍。據科學家們統計，月球土壤中的氦-3含量預計達100萬噸，轉化為核能後將足夠地球「享受」1萬年。

事實上，美國阿波羅時代的宇航員在月球上第一次發現氦-3時，並沒有對它「一見鍾情」。直到上世紀80年代，科學家才開始提出使用氦-3供能發電。隨著航天技術的不斷進步，氦-3才逐漸成為探月工程的主要話題之一。

利用氦-3發電可以既安全又環保。我們知道，核反應有兩種：裂變和聚變。目前的核電廠一般用核裂變發電，可這種方法往往會產生大量放射性廢料，容易造成嚴重的環境污染。並且如果鈾等放射性元素在反應爐中發生不穩定變化，還會帶來很大的安全隱患。1986年發生在烏克蘭境內的切爾諾貝利事件使這個鳥語花香的小鎮變成了人跡罕至的「鬼城」。若改用氦-3來進行核聚變發電，將極大降低核反應的危險，因為氦-3所釋放出來的是質子，質子帶正電，便於人們使用帶負電的電磁場來控制，有利於保護核反應堆爐壁不受損壞。

那麼，地球上有氦-3嗎？有，但是地球土壤中的氦-3總共只有1噸左右，原料數量太可憐了。為何兩顆星球差別如此之大？這種差異主要是由太陽風達到不同星球表面的難易程度不同引起的。太陽噴射出來的高速粒子流——太陽風，是氦-3的主要來源，當其席捲地球時，會受到地球大氣和磁場的阻撓，導致了太陽風無法完全進入，只有少量進入土壤，絕大部分卻散發到太空中消失了；而月球上幾乎沒有大氣，太陽風可以直接吹到月球表面，日積月累，在月面的沙粒、岩石中的氦-3的含量越積越多，成了月壤重要的組成部分。

對於如何利用氦-3，目前科學家們主要有三種設想：第一，在月球上建立氦-3採掘場，將採掘加工出來的氦-3運往地球發電；第二，在月球上建立氦-3核聚變發電廠就地發電，並設法送回地球使用；第三，直接用氦-3，或者是採用加工氦-3過程中產生的氫氣作火箭和飛機的燃料。

總而言之，月亮即將成為未來人類世界的「能源之星」。而且，如果在月球上開採礦產資源，就更加可以直接利用月球上的能源來發電了。月球上礦產資源豐富多樣，僅月面表層5厘米厚的沙土就含有上億噸鐵，由於在表層，所以開採和冶煉起來還都比較容易。鈦金屬在航天上聲名赫赫，而月球上的鈦可謂取之不盡、用之不竭，光月海玄武岩中含有可供開採利用的鈦金屬就有100萬億噸。除了鐵與鈦，月球還蘊藏有豐富的鉻、鎳、鉀、鎂、銅等礦產資源，這些都是未來人類開發利用的重要礦產資源之一。

利用月球上的能源冶煉月球上的礦產資源，再運回地球供人類使用，不僅為人類提供源源不竭的豐富資源，還保護了地球的環境。

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