近日，美国《探索》杂志网站刊登了美国电气电子工程师学会专家威廉·斯通的一篇文章，介绍了月球上氢能源的开发前景。

　　说到月球能源，我们并不陌生。本报曾经报道过已有科学家开始研究如何在月球上建立核电站，以及太阳能发电厂。日本清水建设株式会社甚至打算启动“月球之环”工程，尽可能开采月球上的丰富太阳能资源。而在斯通博士眼中，月球上除了丰富的太阳能之外，还有另外一种储藏量极大的可再生能源——氢。

　　行星地质学家推测，位于月球两极的火山坑中储藏着以固态冰形式存在的上百亿吨氢气。上世纪90年代，美国宇航局发射了“月球勘探者”号和“克莱门汀”号探测器。从这两个探测器带回地球的证据来看，科学家们的推测都得到了印证。而人类最近的月球探索行为，如去年印度发射的“月亮船初航者1”号，以及美国宇航局的“月球勘测轨道器”也有可能会进一步验证这一观点。月球上氢的存在被证明之后，随之而来的将是如何测定氢的质量、数量，以及进行开采的可行性研究。

　　《探索》杂志表示，在月球上发现储量丰富的氢会带来很多实际利益。例如，现如今太空火箭每运行1千米，燃料及其他消费品的成本就高达1万美元，而如果能直接发掘、利用月球上的氢，火箭燃料成本会降低很多。这样一来，太空探索将会真正变得商业化。最后人们甚至可以开始新的冒险，进行太空旅行、太空垃圾清理、卫星加油，以及星际漫游等。

　　建立空间加油站

　　毫无疑问，月球探矿成本高昂，其10年的投资成本甚至可能高达200亿美元，过程也极其复杂。漫游者机器人要被送到月球两极的火山口，采集矿藏样本，分析固态冰成分，然后再将探索范围逐步扩展到整个月球，描绘一张月球整体的氢能源分布图。目前来看，还没有国家有胆识进行如此大规模投资，用于月球氢能源探索。但政府不愿意，并不代表着各国私有经济也没有这样的意愿。

　　两年前，斯通博士与一群志同道合的商人、探险家、空间系统经理，以及工程师一起在美国德克萨斯州成立了沙尔克顿能源公司，主要目的是进行月球探矿。斯通博士表示，如果能在月球上找到储量丰富的固态氢，他们就将在月球的近地轨道上建立加油站，并形成一套体系，为需要的卫星、飞船提供燃料及消费品。就像现代高速公路旁的加油站一样，这些太空加油站将建立在交通繁忙的主要“路口”，如国际空间站附近等。

　　《探索》杂志表示，如果建成，这些太空加油站点将为几乎所有的空间系统带来颠覆式的变化。这些变化不仅体现在飞船不必再携带燃料上，同时这样的变化还会刺激全新空间飞行器的研发。眼下，火箭发射系统必须能够承受高速行驶造成的巨大大气阻力、压力、震动，以及回到地面时的巨大热量。这些具有极大破坏力的力量必将给火箭以及装备带来毁灭性的损坏。因此，火箭建造成本的很大一部分都是用于对火箭及设备的保护。但如果一架太空飞行器从设计伊始，就将它的使命定为终生太空运作，如在月球与地球轨道之间运转，就可以使其在设计时摆脱这些束缚（至少可以不用考虑火箭返回地球时遭遇的巨大热量），从而使成本大大降低。

　　如何寻找氢以及如何开采

　　在月球的哪个区域才能找到储量丰富的氢，以及如何对其进行开采？这也是一个不得不解决的问题。《探索》杂志认为，最有可能探测到大量氢的地方是极地火山坑的风化层内（即月球蓬松的表面物质），如位于月球南极的沙尔克顿（以沙尔克顿公司命名）火山坑。该火山坑内温度极低，能够“困住”水、氢等易挥发物质。月球表面的水和氢从何而来？科学家们认为，彗星和小行星与月球相撞时会在火山坑内留下大量水和氢。

　　上世纪90年代，“月球勘探者”号飞行器在月球极地地区探测到了储量极大的氢，这也意味着月球极地有固态水存在的可能性很大。基于这两个原因，美国宇航局已经考虑将沙尔克顿火山坑作为其“星座计划”的第一个月球前哨。“星座计划”预计在2020年将宇航员送回月球。

　　如果月球表面有大量可开采的固态氢，斯通博士等人将计划在月球表面开展燃料加工行动。如何将固态氢变成燃料？第一步当然是将固态水和氢融化。随后，将把水电解成氢气和氧气。紧接着，将这些气体压缩成液态氢和液态氧，并把它们加工成过氧化氢，用作火箭燃料。如果在月球上还能找到其他易挥发气体，如氨水、甲烷等，也能将它们加工成燃料、肥料等其他有用产品。

　　从月球上获取燃料并将其送至近地轨道的成本要比从地球上输送燃料的成本低，这是因为月球引力较小，从而对火箭助推力的要求较低，所需推动燃料仅为地球发射火箭的1/14至1/20。当然，在月球火山坑内进行采矿会十分艰难，首先，坑内温度奇低，大约恒定在零下173℃；其次，坑内永远为极夜，见不到阳光。这样的恶劣环境跟地球南极的冬天相似，但显然要比南极更具挑战性。同时，月球的低引力场会让开采变得更加难以控制，因此在实现月球探矿之前，必须开发新一代的高性能机器人。

　　月球能源探索现在来看似乎遥遥无期、困难重重。但斯通等科学家之所以迎难而上，是因为他们对它的前景十分看好。除了降低太空探索成本、为地球提供能源外，《探索》杂志指出，月球能源还有其他的好处，如能够帮助解决越来越受人关注的太空垃圾问题。由于能源充足，今后将会有专门的清理飞行器，用于清除轨道中已废弃的材料。10年或20年后，我们甚至会迎来太空探索、太空旅游、太空商业探险的新纪元。因此，月球能源就像是一把钥匙，为我们打开了充满无限可能的未来之门。

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