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月球挖回來的土,為啥借給了核工業(yè)?

來源:中國核工業(yè) 發(fā)布日期:2021-07-14

7月12日,國家航天局探月與航天工程中心在北京國家天文臺舉行嫦娥五號任務(wù)第一批月球科研樣品發(fā)放儀式,標(biāo)志著月球樣品科學(xué)研究工作正式啟動。經(jīng)審核,來自13所科研機(jī)構(gòu)的31份申請獲得通過,發(fā)放總量共17476.4mg

13家科研機(jī)構(gòu)中,中科院、地科院及大學(xué)系統(tǒng)共11家、央企下屬研究院2家。其中,中核集團(tuán)下屬的一家單位赫然在列:核工業(yè)北京地質(zhì)研究院
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這份珍貴的月球“土特產(chǎn)”,核地研院是怎樣借到的?又將如何用?


01

23家科研機(jī)構(gòu)、85份申請


2020年11月24日,長征五號遙五運載火箭搭載嫦娥五號探測器成功發(fā)射升空,12月2日,嫦娥五號完成月面自動采樣封裝,12月17日凌晨,嫦娥五號返回器攜帶1731克月球樣品著陸地球。我國成為全球第三個從月球成功采集樣品的國家,采集樣品重量僅次于美國。

為了規(guī)范月球樣品的保存、管理和使用,國家航天局發(fā)布了《月球樣品管理辦法》聘任9名專家組成了第一屆月球樣品專家委員會。隨后,第一批月球樣品信息在中國探月與深空探測網(wǎng)上線發(fā)布,并開始受理借用申請

至申請受理截止日,共收到來自教育部、工信部、自然資源部、中科院、核工業(yè)集團(tuán)、航天科技集團(tuán)等方面的23家科研機(jī)構(gòu)的37名使用責(zé)任人提出的85份申請

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作為國內(nèi)唯一以放射性地質(zhì)研究為主的綜合性科研單位、全國核地質(zhì)科學(xué)研究中心,從嫦娥五號月球探測器發(fā)射成功開始,核地研院便發(fā)揮核地質(zhì)研究背景優(yōu)勢、緊密跟蹤月球科學(xué)研究進(jìn)展、充分凝練重大科學(xué)問題,同時積極組建月球樣品檢測實驗室、籌建月球科研團(tuán)隊,提交月球樣品研究申請,為開展月球樣品研究做好了充足準(zhǔn)備。

最終根據(jù)月球樣品專家委員會與國家航天局審批結(jié)果,核地研院申報的“嫦娥五號月球樣品聚變核能元素研究”項目通過評審,成功獲得50mg月壤樣品


02

借來月球“土特產(chǎn)”,要研究啥?


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月壤組分的表面孔隙發(fā)育和微隕石撞擊微尺度損傷特征,是月壤成熟度研究的重要組成

月球樣品的科學(xué)研究價值主要有3個方面:一是研究月球的起源與演化、行星宜居性等;二是開發(fā)利用太空資源,三是指導(dǎo)后續(xù)月球與深空探測(探月工程的許多首席科學(xué)家往往都是地質(zhì)學(xué)家)。

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由于地球磁場和大氣的影響,太陽風(fēng)中的氦-3無法到達(dá)地球表面


核地研院科研人員將聚焦月壤中的氦-3資源,開展月壤成熟度、月壤中的氦-3含量、月球化學(xué)及礦物組成對氦-3的制約、氦-3氣體最佳提取參數(shù)等5個科學(xué)問題開展實驗研究,為月壤的形成機(jī)制、太陽風(fēng)歷史、以及未來月球資源潛力評價與開發(fā)可行性研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。


03

這事,和終極能源有關(guān)!


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氦-3的聚變原理,聚變過程不產(chǎn)生中子,為未來的清潔能源

氦-3是重要的未來能源,是可控的核聚變材料,與氘、氚等聚變材料相比,氦-3聚變過程中不產(chǎn)生中子,屬于未來潔凈能源

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月壤中氦-3的估算含量

開發(fā)和利用月球氦-3資源是人類探月的源動力之一,月壤中氦-3豐度達(dá)到地殼豐度的40多萬倍,資源總量最高可達(dá)500萬噸,而地球中的氦-3資源僅不到20噸。

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基于遙感數(shù)據(jù)估算的月壤氦-3豐度分布圖(單位:ppb/m2

據(jù)探月工程首任首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)院士估算,全世界一年的總發(fā)電量只需約100噸氦-3,月壤中的氦-3可供地球能源需求達(dá)萬年。開發(fā)月壤中所蘊涵的豐富的氦-3 對人類未來能源的可持續(xù)發(fā)展具有重要而深遠(yuǎn)的意義。


美國、蘇聯(lián)對月球氦-3展開了大量研究工作,包括開采方法、開采設(shè)備研制、經(jīng)濟(jì)可行性評價等。過去,中國科學(xué)家基本拿不到阿波羅月球樣品進(jìn)行研究。受到樣品的制約,我國在這方面的研究非常薄弱。


中國科學(xué)家50年來的翹首期盼,如今終于實現(xiàn)。


本期供稿專家:黃志新(核地研院研究員,月球樣品使用責(zé)任人)



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