月亮即将成为未来人类世界的“能源之星”

　　俗话说：“十五的月亮十六圆”，中秋是赏月的好时候呢。望着夜空那一轮明月，文人们会感慨万千吧。但是作为技术控，光伏人是不是会想到月亮发电呢?

　　关于月亮和发电的那些事儿这些年层出不穷。今天我们来捋一捋，看看到底靠谱不?

　　潮汐能量

　　潮汐的力量来自月球引力的作用。众所周知，地球会同时受到太阳和月亮的引力作用，但是月亮对地球的影响却是太阳的两倍还多，其根本原因就在于月亮离地球更近。由月球造成的潮汐运动蕴藏着极大能量。潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存

　　在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。

　　潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或感潮口建筑堤坝、闸门和厂房，围成水库，水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差(即工作水头)，从而可驱动水轮发电机组发电。

　　与潮汐发电相关的技术进步极为迅速，已开发出多种将潮汐能转变为机械能的机械设备，如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等，日本甚至开始利用人造卫星提供潮流信息资料。利用潮汐发电日趋成熟，已进入实用阶段。

　　超级“月亮光电厂”

　　日本清水公司计划为全人类提供清洁能源，通过在月球赤道带，建立一个环带状的巨型太阳能发电系统。虽然目前看起来只是科幻小说里的场景，但100年后，谁又能说不可能呢?来看看这样一个系统是怎样工作的吧(下图所示)：

　　地球接收 在月球赤道上建造一圈巨大的太阳能发现系统，大约有11000公里，将电力转换成微波或者激光，从靠近地球的一面，通过直径为20公里的天线传回球面，然后再将这些微波或者激光，通过硅整流二极管天线转换为电力。在地球表面设置类似于灯塔的接收站，确保24小时连续供电。

　　这个太阳能带最开始建造的相对较小，之后逐渐加宽至400公里。这一发电系统，可以为人类提供足够多的清洁能源。

　　这项计划要建造大量机器人，在太空集合，然后登陆月球，尽可能的利用月球的资源，然后确保一组宇航员在月球表面，为机器人做支持。这项“野心勃勃”的计划看起来非常“疯狂”，不过我们目前所制造的物品，在一两百年前，也是疯狂的。

　　即便如此，我们仍不能仅仅指望从月球传回瓦特。我们还需找到其它的清洁能源。为未来设想，未雨绸缪，当然好，但目前只有现实是真实的，其它都不是。

　　清洁的核聚变能源

　　149年前的今天，即1868年8月18日，天文学家发现了“氦”元素。氦-3是氦的同位素之一。这种清洁、安全和高效率的未来新能源，为什么大量存在于月球呢?

　　氦-3是一种无色、无味、无臭、性质稳定的氦同位素。1996年，科学家发现氦-3具有作为核聚变燃料的非凡性能。采用氦-3为燃料的核聚变比用氢做燃料进行核聚变还要安全、清洁，效率更高，容易控制，产生的放射性物质微乎其微。因此，即使将氦-3核电站建在闹市区内也是安全的。可惜的是，氦-3在地球上却难觅踪影。

　　据估算，氦-3在全世界的总储量不超过100千克，而且大部分是由核弹头中的氚衰变而成，即使加上深海气井和火山气中氚衰变的氦-3，全世界一年最多也仅能获得10～20千克。这点“产量”，即使用作科研也显得捉襟见肘，哪里还谈得上用于核聚变燃料来发电呢!那么，氦-3还会藏在什么地方呢?

　　科学家发现，氦-3在月球上储量巨大，估计有100万吨氦-3嵌附在月球表层，只需加热到合适的温度，90%以上的氦-3就会释放出来。

　　据估计，每年只需在月球上开采1500吨氦-3就可满足全世界的能源需求了;整个月球上氦-3的总储量，大约可供人类使用700年，这是个多么诱人的数字啊!氦-3罕见于地球，却在月球上大量储存，其主要原因在于，月球作为太阳风粒子的收集器，在形成至今的40亿年时间里，有2亿～5亿吨氦-3粒子打在月球表层10～50米深的土壤内。

　　由于月球自身没有磁场，才使氦-3粒子能在月壤内“安营扎寨”。相比之下，地球上的氦-3粒子在地球磁场的作用下，沿着地球磁力线慢慢扩散，最终被大气层“俘获”而消失。月球还是“冶炼”氦-3的绝佳场所。那里的环境是高真空，低引力(仅为地球引力的1/6)，温度高，温差大(白天可达130℃，晚上可降到-183℃)，正好可将月壤加热并实施氦-3和氦-4低温分离。虽然月地路程遥远，但在月球上开采、加工氦-3，然后将其运回地球发电，其性价比还是很高的，整个过程耗能和发电产能之比高达1∶250。据计算，飞船一次可从月球运回20吨液化氦-3，几乎可供应美国一年所需的电力用燃料。如果氦-3能在月球上直接发电，再输送回地球，还可省去飞船运输的费用呢!

　　总而言之，月亮即将成为未来人类世界的“能源之星”。而且，如果在月球上开采矿产资源，就更加可以直接利用月球上的能源来发电了。月球上矿产资源丰富多样，仅月面表层 5 厘米厚的沙土就含有上亿吨铁，由于在表层，所以开采 和冶炼起来还都比较容易。钛金属在航天上声名赫赫，而月球上的钛可谓取之不尽、用之不竭，光月海玄武岩中含有可供开采利用的钛金属就有 100 万亿吨。除了铁与钛，月球还蕴藏有丰富的铬、镍、钾、镁、铜等矿产资源，这些都是未来人类开发利用的重要矿产资源之一。 利用月球上的能源冶炼月球上的矿产资源，再运回地球供人类使用，不仅为人类提供源源不竭的丰富资源，还保护了地球的环境。