Nyligen har ett gemensamt team av Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of China Academy of Sciences, Qian Xuesen Laboratory of the Fifth Academy of Astronautics, Institute of Physics of Chinese Academy of Sciences och Nanjing University utforskat och studerat heliumatomer i månjordpartiklarna i Chang ‘e-5. Det finns ett lager amorf glas på ytan av ilmenitpartiklar i månjorden. Forskare har observerat ett stort antal heliumbubblor i glasskiktet, med en diameter på ca 5 ~ 25 nm, och de flesta av dem ligger nära gränssnittet mellan glasskiktet och kristallen. Det finns dock i princip inga heliumbubblor i de intragranulära kristallerna. Med tanke på den höga lösligheten av helium i ilmenit tror forskare att heliumatomer först injiceras i ilmenit gitter av solvind, och sedan helium kommer gradvis att
frigörs under kanalens diffusionseffekt av gitter. Ytglaset har dock en oordnad staplingsstruktur av atomer, vilket begränsar frisättningen av heliumatomer, fångas och gradvis lagras och bildar bubblor.
Helium -3, som en isotop av helium, har ett viktigt tillämpningsvärde inom energi och vetenskaplig forskning. Den energi som genereras av 100 ton helium-3 kärnfusion kan levereras till hela världen under ett år, och processen med helium-3 kärnfusion har ingen risk för neutron sekundär strålning, som är mer ren och kontrollerbar. Dessutom är helium -3 ett viktigt köldmedium för att uppnå extremt låg temperatur miljö, och det är ett viktigt ämne inom spetsforskningsområden som supraledande förmåga, kvantberäkning och topologiska isolatorer. Emellertid är helium elementet på jorden huvudsakligen helium -4, och reserven av helium -3 är bara ca 0,5 ton, vilket är långt ifrån att möta den befintliga efterfrågan.
Helium -3 är en viktig komponent i solvinden, och månen bestrålas av solvinden året runt, vilket lagrar mycket helium -3. Men varför är månen rik på strategiska resurser helium -3? I vilken form lagras helium -3 på månen? Det finns inga tydliga svar på dessa frågor. Att utforska innehållet, distributionen och exploateringen av månresurser, särskilt helium -3, har blivit den oundvikliga trenden och huvuduppgiften för internationell djuprymd utforskning. Tidigare studier tror att helium -3 löses upp i månjordpartiklar, och utvinningen av helium -3 begränsas av diffusionshastighet, vilket kräver hög temperatur över 700 ℃, vilket inte bara förbrukar hög energi, men också är långsam, vilket inte främjar in-situ gruvdrift på månen.
Den senaste forskningen från forskargruppen visar att det förväntas extrahera helium -3 lagrat i form av bubblor vid rumstemperatur genom mekanisk krossning metod utan uppvärmning till hög temperatur. Dessutom har ilmenit svag magnetism och kan separeras från andra månjordpartiklar genom magnetisk screening, vilket är bekvämt för in-situ brytning på månen. Enligt den totala mängden ilmenit på månen kan den totala mängden helium -3 lagras i form av bubblor vara så hög som 260 000 ton. Om allt används för kärnfusion kan det möta den globala energiefterfrågan år 2600. Dessa resultat ger inte bara en ny inblick i anrikningsmekanismen för helium -3 på månen, utan lägger också en teoretisk grund för in situ exploatering och utnyttjande av helium -3 på månen i framtiden, vilket är av stor betydelse för att undersöka det effektiva utnyttjandet av helium -3 på månen i framtiden.
Månresursernas väg.
(Källa: Ningbo Science and Technology Bureau)