Недавно совместная команда Института материаловедения и инженерии Нинбо Китайской академии наук, лаборатории Цянь Сюэсена Пятой академии астронавтики, Института физики Китайской академии наук и Нанкинского университета исследовала и изучила атомы гелия в частицах лунного грунта Чанъэ – 5. Исследование показало, что на поверхности частиц титанового железа в лунном грунте есть аморфное стекло. Исследователи наблюдали большое количество гелиевых пузырьков в стеклянном слое диаметром от 5 до 25 нанометров, большинство из которых расположены вблизи границы между стеклянным слоем и кристаллом. Однако в кристаллах внутри частиц гелиевых пузырьков практически нет. Учитывая высокую растворимость гелия в титановой железной руде, исследователи считают, что атомы гелия сначала вводятся солнечным ветром в титановую железную решетку, а затем гелий будет постепенно вводиться.
Выпускается при диффузионном эффекте траншеи решетки. Однако поверхностное стекло имеет неупорядоченную структуру атомного стека, которая ограничивает высвобождение атомов гелия, захватывается и постепенно хранится, образуя пузырьки.
Гелий – 3, как изотоп гелия, имеет важное прикладное значение в области энергетики и научных исследований. Энергия, вырабатываемая 100 тоннами ядерного синтеза гелия – 3, может быть доступна миру в течение года, и процесс ядерного слияния гелия – 3 не представляет опасности вторичного нейтронного излучения и является более чистым и контролируемым. Кроме того, гелий – 3 является ключевым хладагентом для получения крайне низких температур и необходимым веществом в передовых областях исследований, таких как сверхпроводимость, квантовые вычисления и топологические изоляторы. Тем не менее, гелий на Земле в основном гелий – 4, запасы которого составляют всего около 0,5 тонны, далек от удовлетворения существующих потребностей.
Гелий – 3 является важной частью солнечного ветра, Луна постоянно подвергается воздействию солнечного ветра, который хранит большое количество гелия – 3. Но почему на Луне есть стратегический источник гелия – 3? В какой форме гелий – 3 хранится на Луне? На эти вопросы нет четких ответов. Изучение содержания, распределения и освоения лунных ресурсов, особенно гелия – 3, стало неизбежной тенденцией и основной задачей международного исследования глубокого космоса. Предыдущие исследования показали, что гелий – 3 растворяется в частицах лунного грунта, а извлечение гелия – 3 ограничено скоростью диффузии и требует высокой температуры выше 700 °C, что не только является высоким потреблением энергии, но и медленным, что не способствует добыче на месте Луны.
Последние исследования исследовательской группы показывают, что гелий – 3, хранящийся в виде пузырьков при комнатной температуре, как ожидается, может быть извлечен методом механического дробления без нагрева до высоких температур. Кроме того, титановая железная руда менее магнитна и может быть отделена от других частиц лунной почвы с помощью магнитного скрининга, что облегчает добычу на месте на Луне. Исходя из общего количества титановой руды на Луне, общее количество гелия – 3, хранящегося в виде пузырьков, может достигать 260 000 тонн. Если он будет полностью использован для ядерного синтеза, он сможет удовлетворить глобальные потребности в энергии в течение 2600 лет. Эти результаты не только дают новое представление о механизме обогащения гелия – 3 на Луне, но и закладывают теоретическую основу для разработки и использования гелия – 3 на Луне в будущем, что имеет большое значение для изучения эффективного использования
Путь к лунным ресурсам.
(Источник: Бюро науки и техники города Нинбо)