作為我國(guó)首次開(kāi)展的月球軟著陸任務(wù)，嫦娥三號(hào)在月球正面成功登陸。如今，距離嫦娥三號(hào)登月已經(jīng)十年零一個(gè)月過(guò)去了，它仍然還在月表上運(yùn)行，國(guó)外業(yè)余天文臺(tái)此前還接收到了它發(fā)出的X波段信號(hào)。

月球的自轉(zhuǎn)很慢，其白天和黑夜各持續(xù)半個(gè)月，嫦娥三號(hào)能夠熬過(guò)這么多個(gè)零下180度的極端低溫，得益于它攜帶的一塊放射性同位素電池，利用钚-238放射性衰變產(chǎn)生的熱量來(lái)為嫦娥三號(hào)在寒夜保溫。

嫦娥三號(hào)著陸在月球正面的虹灣，我們擁有了具體著陸點(diǎn)的命名權(quán)，這里已被命名為廣寒宮。與嫦娥三號(hào)一同前往廣寒宮的還有玉兔號(hào)月球車，它在月球上運(yùn)行了兩年七個(gè)多的時(shí)間，遠(yuǎn)超三個(gè)月的設(shè)計(jì)壽命。

在任務(wù)期間，玉兔號(hào)利用自身攜帶的月基探地雷達(dá)（GPR），對(duì)月表進(jìn)行了原位雷達(dá)測(cè)量，為研究月球淺層地下結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部資源提供了前所未有的機(jī)會(huì)。

根據(jù)我國(guó)科學(xué)家發(fā)表于《IEEE應(yīng)用地球觀測(cè)和遙感專題期刊》（IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing）的一項(xiàng)研究[1]，通過(guò)玉兔號(hào)的高頻雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)家分析了廣寒宮月表土壤的厚度分布。根據(jù)月壤中二氧化鈦的含量，確定了月表氦-3的濃度。

結(jié)果顯示，嫦娥三號(hào)著陸點(diǎn)附近的氦-3含量很高，比月球整體平均含量至少高了5倍。據(jù)估計(jì)，每克氦-3目前的價(jià)值高達(dá)20625美元。我國(guó)科學(xué)家認(rèn)為，廣寒宮可能是未來(lái)開(kāi)采月球氦-3資源的潛在選址。那么，氦-3究竟有什么作用？為何有這么高的價(jià)值？

目前，各類化石燃料是全球能源的主要來(lái)源。但這些化石燃料被認(rèn)為是不可再生的，而且人類消耗的速度越來(lái)越快，所以人類未來(lái)將會(huì)面臨能源短缺問(wèn)題。而解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵，被認(rèn)為是可控核聚變。

太陽(yáng)已經(jīng)“燃燒”了46億年，其源源不斷的能量之源在于核心區(qū)域的氫核聚變反應(yīng)。在1500萬(wàn)度高溫和2615億個(gè)地球表面大氣壓的作用下，四個(gè)氫原子核相互碰撞結(jié)合成一個(gè)氦原子核，反應(yīng)前后出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，一部分質(zhì)量被轉(zhuǎn)變成能量釋放出來(lái)。

據(jù)估計(jì)，目前全球每年消耗的能量約為5.8萬(wàn)億億焦耳，相當(dāng)于消耗了138億噸石油。而太陽(yáng)每秒產(chǎn)生的能量可達(dá)386億億億焦耳，這可供目前全人類使用66萬(wàn)年。因此，原子核中蘊(yùn)藏的巨大能量非常值得開(kāi)發(fā)。

事實(shí)上，人類已經(jīng)在使用核聚變的能量，這就是氫彈。但氫彈是不可控的，巨大的能量會(huì)在一瞬間釋放出來(lái)，我們無(wú)法將其應(yīng)用于生產(chǎn)生活之中。因此，我們需要控制核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量，使其能量釋放能夠可控并且可持續(xù)。

由于普通氫原子核，也就是氕，其發(fā)生核聚變反應(yīng)的條件極為苛刻，我們不可能像太陽(yáng)那種方式來(lái)進(jìn)行核聚變反應(yīng)。相比之下，氫的同位素氘和氚，其原子核比氕分別多了一個(gè)中子和兩個(gè)中子，它們之間較容易發(fā)生核聚變反應(yīng)，這是當(dāng)前可控核聚變主要采用的核燃料。

雖然氘和氚的核聚變反應(yīng)要比核裂變反應(yīng)更加清潔很多，但仍然會(huì)產(chǎn)生中子輻射。而如果采用氦-3，無(wú)論是氦-3之間的反應(yīng)，還是將其與氘和氚都不會(huì)產(chǎn)生中子輻射，并且能夠產(chǎn)生更多的能量。因此，氦-3可謂是完美的核聚變?nèi)剂稀?/p>

但遺憾的是，地球上的氦-3儲(chǔ)量極少，開(kāi)采成本極高。按照目前估算，每克氦-3價(jià)值20625美元，相當(dāng)于每噸206億美元，或者每噸1480億元人民幣。

而在月球上就有豐富的氦-3，儲(chǔ)量估計(jì)為110萬(wàn)噸。只要開(kāi)采100噸氦-3就夠人類使用一年，我國(guó)則只需幾十噸。除了月球，水星上有更多的氦-3，儲(chǔ)量估計(jì)將近1000萬(wàn)噸，而木星和土星大氣中還有更多的氦-3。

研究人員估計(jì)，以當(dāng)前的航天技術(shù)，在月球上每年開(kāi)采2噸氦-3的成本在77億至205億美元之間，開(kāi)采20噸則在456億至1403億美元之間。如果按照每年開(kāi)采20噸氦-3來(lái)計(jì)算，每噸的成本估計(jì)為22.8億至70.2億美元，遠(yuǎn)低于現(xiàn)在每噸206億美元的成本。

研究人員認(rèn)為，開(kāi)采月球氦-3在成本上是可行的。嫦娥三號(hào)所在的廣寒宮擁有豐富的氦-3，那里的含量是月球平均水平的5倍以上，未來(lái)可以去那里開(kāi)采。

當(dāng)然，在月球上開(kāi)采氦-3是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，畢竟是在地球之外的其他星球上，需要進(jìn)行充分論證。隨著近年來(lái)商業(yè)航天的快速發(fā)展，未來(lái)太空運(yùn)輸成本將會(huì)大幅降低，這將更有利于人類去月球開(kāi)采氦-3。

參考文獻(xiàn)

[1] Chunyu Ding, Qingquan Li, Jiangwan Xu, et al. Moon-Based Ground Penetrating Radar Derivation of the Helium-3 Reservoir in the Regolith at the Chang'E-3 Landing Site, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2023, 16, 2764-2776.