20世纪人类使用的能源主要有三种：原油、天然气和煤炭。根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年了。

所以开发新能源,，已经成为人类发展中的紧迫课题。科学家本来将希望寄托在太阳能和核反应堆上（包括核裂变发电和核聚变发电）。然而，浓密的地球大气层致使在地球上利用太阳能有许多不稳定因素；利用核裂变反应获得电力的方法往往产生大量放射性废料，容易造成严重的环境污染。而目前正加速发展的利用氘和氚热核聚变反应堆生产能源的方法，因形成强大的中子辐射而存在放射性问题。并且百分之八十的燃烧能量以放射性中子的形式释放出来，发电效率相当低。目前，科学家正在努力寻找解决能源危机的办法，月球是地球惟一的天然卫星，也是离地球最近的星球。而且月球以其独特的环境特征、巨大的能源储库，自然成为人类寻找地外能源的首选目标。

一、在月球上建太阳能发电厂

在月球上，最廉价的能源是太阳能，由于月球没有空气，太阳可以直射月球而不会受到阻拦和衰减，因此，太阳能的强度大、效率高；　由于月球自转周期恰好与其绕地球公转周期的时间相等，所以月球的白天是14天半，晚上也是14天半，一天相当于地球一个月，这样它就可以获得更多的太阳能。科学家认为，如果在月球表面建立全球性的并联式太阳能发电厂，就可以获得极其丰富而稳定的太阳能，可提供十分丰富而廉价的电力。这不但解决了未来月球基地的能源供应问题，而且随着人类空间转换装置技术和地面接收技术的发展与完善，还可以把电能通过微波发送给地球，可以在月球上建造大功率的激光或微波发射装置，以激光束或微波束的形式将能量传送到地球，同时，在地球上设置多个接收站，把激光束或微波束还原为电能，通过电网送给用户。为地球提供源源不断的能源。

二、月壤中富含氦-3

60年代末和70年代初，美国阿波罗飞船登月时，6次带回368.194kg月球岩石和尘埃。将月球尘埃加热到3000华氏度时，发现有氦等的放射性特点。经进一步分析鉴定，月球上存在大量的氦-3。

氦-3是氦的同位素，含有两个质子和一个中子。氦-3最吸引人类的就是它作为能源材料的优秀“潜质”。经试验证实，利用氘和氦-3的热核聚变反应是最理想的一种核聚变反应，原因是（1）这种聚变不产生中子，所以放射性小。（2）它转换为电能的效率高。（3）反应过程易于控制。可算是既无污染又安全。地球上“氦-3”的储量不大，无法大量生产能源。但在月球上储量丰富。氦-3原本大量存在于太阳喷射出来的高能粒子流——太阳风中。在几乎没有大气的月球上，太阳风直接落到月球表面，日积月累，在月面的沙粒、岩石中，氦-3的含量越积越多，成了月壤重要的组成部分。除了极少数非常陡峭的撞击坑和火山通道的峭壁可能有裸露的岩石外，整个月球表面都被月壤覆盖，在月海区平均厚约5米，月陆区厚约10米。这些土壤长期接受太阳的照射，富集由太阳风粒子直接注入的挥发性化学元素和同位素，在这些稀有气体中就有大量的氦-3。据专家计算，如果采用D-3He（氘和氦-3）核聚变发电，美国年发电总量仅需消耗25吨氦-3；中国1992年的年发电总量只需8吨氦-3，全世界一年有100吨氦-3就够了。据估算，月壤中氦-3的资源总量可达100万—500万吨。能够支持地球7000年的电量。

　利用获取氦-3，将是人类下一步登月计划中的重要内容。科学家们正在计划发射太空飞行器，用其携带的仪器收集月球表面的尘埃，从中分离出氦-3，将其液化后带回地球。

练习题：

1、氘和氦-3聚变成一氦核同时放出一个质子释放多少能量，估算人类1年所用的电能为多少？相当于多少吨煤完全燃烧放出的能量？（煤的燃烧值q=2.9×10⁷J/kg、氘核的质量为2.0136u、氦-3的质量为3.0150u、氢核质量为1.008124u、氦核质量为4.002603u）

2、太阳辐射的能量是由以下聚变反应 产生的，已知质子、 粒子、正电子的质量分别为1.6726×10^-27kg、6.6458×10^-27kg、9.1×10^-31kg，则1J相当于多少组以上核反应释放出的能量？

答案：1、4.6×10¹⁹J、1.6×10⁹吨。2、2.6×10¹¹。

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