
是无机小分子化合物,
熔点-163.6℃,沸点-151.8℃。
一氧化氮在25℃、1atm大气压下饱和水溶液中的溶解度为 1.8′10-3mol/dm-3 (PH=2~13)。
一氧化氮易于氧气反应生成二氧化氮.
富勒烯是一种新发现的工业材质, 它的特性: 1.硬度比钻石还硬 2.轫度(延展性)比钢强100倍 3.它能导电,导电性比铜强,重量只有铜的六分之一 4.它的成分是碳,所以可从废弃物中提炼
可想像我们的未来生活中将有“无金属电线”“富勒烯(非金属)钢筋的建筑物” “富勒烯防d背心”“富勒烯汽车壳”...
◎构想中的“东京湾金字塔城”亦将富勒烯列为主要建材,纳米巴克管(富勒烯)分子可无限延伸(巴克管长度越长,其原子数越多,所以巴克管的原子数不一定是C60),且巴克管分子是碳原子自动组合而成。 C60本身的对称性决定了C60自身有非线性光学性质。作为一种新的化合物,研究其电、磁、光等应用是非常重要的,实际上C60就是因为掺杂碱金属在一定条件下具有超导电性,其电荷转移复合物有铁磁性而引起人们极大兴趣和关注。
1991年北京大学化学系和物理系在国内首次获得了K3C60和Rb3C60超导体,超导转变温度为18K和28K,其超导相达75%,达到了当时国际先进水平。1993年他们成功制备了K3C60外延超导膜,其Tc=21K,Jc=5×10A / cm。1994年后有关C60超导研究,国内外都处于更深入的艰难阶段。C60的磁学研究实际上从其超导性开始的。
C60家族分子是三维π电子离域的化合物,有良好的非线性光学效应。北京大学测定了C60、C70的非线性光学系数,并利用飞秒技术研究了C60的光克尔效应,证实了C60的非线性效应起源于的π电子,并研究了C60电荷转移复合物的非线性性质。在研究C60甲苯溶液的光限制效应时,他们首先发现了反饱和吸收过程的饱和现象,并给出了理论解释。中科院化学研究所在对C60进行化学修饰后进行PVK掺杂,发现了一全新的光导体体系,此体系暗导小,放电迅速,且完全具有重要的潜在应用价值。另外,他们还发现了一类新的光限幅材料,此材料在线性透过率高达80%的条件下,其限幅幅值为300mJ/cm,具有潜在实用价值。 润滑剂和研磨剂C60具有特殊的圆球形状,是所有分子中最圆的分子;另外,C60的结构使其具有特殊的稳定性。在分子水平上,单个C60分子是异常坚硬的,这使得C60可能成为高级润滑剂的核心材料。C60分子一出世,就有人提议用它来作“分子滚珠”,制成润滑剂。将C60完全氟化得到的C60F60是一种超级耐高温材料,这种白色粉末状物质是比C60更好的优良润滑剂,可广泛应用于高技术领域。另外,C60分子的特殊形状和极强的抵抗外界压力的能力使其有希望转化成为一类新的超高硬度的研磨材料。一种有希望的方法是将C60直接转化为金刚石,这可通过在室温下加高压来实现。1992年初,法国格雷诺布尔(Grenoble)低温研究中心的雷古埃罗等人在英国《自然》杂志上报道,通过在室温下对C60分子施以压强达200亿帕的快速非静压,可将其瞬间转化为大量人工钻石晶体。雷古埃罗等已为这种由C60快速有效生产金刚石的方法申请了专利,这使得C60可作为一种研磨材料而具有潜在应用价值,人们可以采用爆炸或其他冲击波的方法对富勒烯施加高压,生产出符合工业标准的低成本金刚石。
CVD金刚石膜
富勒烯的另一潜在的应用是它们可作为金刚石薄膜生长的均匀成核位置而起重要作用。富勒烯材料的独特性质之一是它们在较低温度下升华,对于C60,其升华点大约是600℃,这使得富勒烯在不规则形状表面上的气体沉积覆盖相对来说很容易实现。另外,由于富勒烯易溶于像苯和甲苯这样的极性有机分子溶剂,因而可以在室温下将复杂表面直接浸于制备好的溶液中,待溶剂挥发后就留下一层富勒烯分子薄膜。
1992年,美国西北大学的一个研究小组声称他们发现了一种用富勒烯结晶出金刚石薄膜的简单方法。他们使用包含C70分子的富勒烯,先在硅表面形成富勒烯薄层,然后用带电粒子轰击它,导致有利于金刚石形成的分子结构,使用化学气相沉积(CVD)方法,通过天然气与氢气的混合气体,形成许多微小的金刚石。科学家预测,对这种方法加以改进也许能够生长出电子应用中所需要的类似大块单晶的金刚石薄膜,这将使得生长金刚石单晶的梦想成为现实。据说在多晶体生长中,C70的应用使得在硅表面衬底上金刚石的生成提高了10个量级。
金刚石薄膜在军事方面具有许多应用价值,如作为装甲车表面的抗冲击覆盖层,用于制成光学(X射线,粒子束)窗口,半导体晶片,高硬度表面齿轮,金刚石-纤维合成材料,以及高温和防辐射电子器件等。
高强度碳纤维
1991年日本电气公司的饭岛发现了一种管状碳——巴基管,巴基管具有独特的几何结构和奇妙的导电性质,同时具有高抗张强度和高度热稳定性。巴基管的这种特殊的电学和机械性能使其具有巨大的应用价值。高性能纤维对于要求很高的强度-重量比的结构设计产生了革命性的影响,尤其是在需要耐高温,或者在能控制材料的电磁性能的应用领域。石墨纤维已具有很高的强度、很强的柔韧性以及耐高温性能。巴基管材料具有高度的热稳定性和易变性,而且比碳素纤维具有更大的抗张强度,加之其导电性能可由其结构加以调节,因而巴基管是一种比石墨纤维性能更优越的碳纤维,甚至还可能发展出强度更高、更轻巧的结构,这样使得巴基管可能在电子器件和航空、航天等空间技术领域具有巨大的应用价值。
1993年,日本电气公司基础研究室的艾贾安和饭岛在细微的巴基管中填入了铅,从而制成了迄今世界上最细的丝,这种丝只有两三个原子那么粗,具有纳米尺度。有人推测这种巴基细丝可能在电子器件制造上得到应用。理论计算表明,巴基管可吸附大小适合其内径的任意分子。科学家希望通过改变石墨层片卷曲成管的方式等方法调节巴基管的直径,使其有选择性地吸收分子,从而改变其电子及机械性能。科学家正试图制成单晶巴基管,并用巴基管造出分子水平的微型零件用于医学或其它目的。富勒烯作为一种潜在的新碳素材料已得到普遍重视,其应用领域也将不断开拓。
高能轰击粒子
C60能够得到或失去电子形成离子,带电巴基球可以用作物理碰撞的高能轰击粒子。1992年9月,法国奥塞(Or-say)核物理研究所与厄普撒拉(Uppsala)大学的研究人员用线性加速将C60离子加速至具有近5000万电子伏的能量。由于C60离子的质量和体积均较大,高能C60离子束轰击固体靶时不能穿透固体,而是停留在表浅的位置,从而将大量的能量施放在固体表面,可以使固体在加速的同时获得巨大的能量,有助于研究高能离子轰击固体靶时产生的物理变化。C60离子轰击实验开创了物理碰撞研究的新领域.另外,C60离子束还有可能在分子束诱发核聚变的研究中得到应用。
富勒烯及其衍生物物理性质的应用是多方面的。早在1991年,阿莱芒等人发现C60络合物可以在没有金属存在的情况下表现出铁磁性特征,从而有希望开拓磁性记忆材料的一个新方向。用C60还能在CaAs晶体基质上制成C60-K3C60异质结膜,并可将其用于微电子器件等方面。随着研究的深入,富勒烯独特的物理性质将为其应用开辟一个广阔的领域。 富勒烯电化学
C60具有完美对称的足球结构,反应在其电子能级上具有较高的简并度.理论计算表明,C60分子的电子能级简并度最高可达五重。C60的最低未占据分子轨道(LUMO)是三重简并的tlu态,使得C60具有很高的电负性,它能够接受电子而形成带负电子的阴离子。高度结构对称性与分子轨道简并度结合起来,使得C60分子具有非常丰富的氧化还原性质。
由于C60分子具有较高的电离势(C60的第一电离能约为7.6eV),因此一般说来,C60的电化氧化是较为困难的,虽然也有人报道C60和C70的电化学不可逆氧化反应,但更常见的是富勒烯的电化还原.豪夫勒(R. E. Haufler)和斯莫利等首先采用循环伏安特性方法在溶液中产生了离子形式的C60。他们在实验中使用了玻璃状碳钮扣电池,并用铂丝作为反电极。C60进行的这个还原反应是可逆的,显示出使用电化学方法生产稳定的“富勒烯化合物(fulleride)”盐的可能性。这可能导致新材料的发现,并可能制成一类新的可充电电池。C70和C60的电化学行为几乎是相同的,在合适的溶剂中C60能够被还原成六价离子,与理论预测的C60能接受6个电子于很困难的匀质大块化合物的还原中。
巴德(A. J. Bard)等首先进行了铂电极上C60膜的电化学研究,这种膜的电化学性质是较为复杂的,并具有不可逆性。查伯(Y. Chabre)等人采用全固态电化学电池和聚合物电解质成功地将锂掺入C60中,实验确定在连续加入电子过程中LixC60中的x值为0,5,2,3,4和12,最后的Li∶C的比例达到相当于Li12C60即LiC5,这是Li嵌入石墨化合物中的饱和值。查伯等还研究了固态C60电极上钠的电化学嵌入过程.C60的固态电化学研究为生产掺杂富勒烯化合物提供了新的途径。
C60还容易发生电化学加氢反应.C60电极能够通过氢而发生电化学充电反应,而生成的C60Hx可以以很高的效率放电。富勒烯的伯奇(Birch)还原反应和催化氢化反应得到的产物很多,有C60H18、C60H36、C60H56及完全氢化的C60H60等,还有C70的加氢产物C70H46.富勒烯加氢化合物非常稳定,具有广阔的应用前景.利用它们能够安全地大量收集和储存氢的性质,作为储存氢气的材料,这可以应用在氢的纯化、吸收、氢燃烧发动机以及氢—空气燃料电池中。富勒烯对氢气的存储和释放为研究氢的压缩、纯化、热泵以及制冷的新方法打开了大门。
加氢富勒烯是一种碳氢化合物,可作为洁净的燃烧迅速的燃料,有望作为火箭推进剂而用于航空航天领域。另外,利用加氢富勒烯储氢引起的化学及热力学性质,制成可充电电池,用来替代镍-镉(Ni-Cd)电池中的镉电极,也可用来替代镍-金属氢化物电池中的金属氢化物以储存电能。完全氢化的富勒烯能最大限度地存储能量。从实验结果看,一类新的无毒、轻便、高效的富勒烯氢化物电池将很快问世。
催化剂
催化剂有着广泛的应用,如石油精炼和化学过程等方面。富勒烯可以作为一类新的催化剂材料的基础。斯莫利提出可以在富勒烯分子的中心空隙加入一些已知具有催化性能的金属原子,如铂(pt)、钯(pd)等,制成一类新的催化剂,在这种催化剂中,催化性原子被碳笼保护起来。
1992年,日本的研究人员用C60制成了一类含钯的高催化性能复合物,这是在室温下用C60的苯溶液与钯的络合物混合制成的,每个C60分子与6个钯原子配位。这是第一个发现的在分子水平上具有规则形状的催化剂载体,并且已发现它能在正常温度和压强下催化二苯乙炔的加氢反应;这也是第一个发现的由一种材料的数个原子组成的团簇催化化学反应,因为催化剂通常只在很大质量下才起作用。富勒烯还可以作为催化剂载体而与其他催化剂结合,催化其他的反应。假如其他类似以富勒烯为基础的催化剂也具有如此之高的催化活性,那么这些基于富勒烯的催化剂将在那些既需要高效率又要低质量或小体积的方面得到应用。
抗癌药物
美国亚特兰大埃莫里(Emory)大学医学院的病毒药物学家斯辛纳齐(R. F. Schinazi)和他的同事们发现,巴基球对一种关键性的HIV病毒酶有杀伤作用,而不伤害宿生细胞。HIV蛋白酶是一种导致艾滋病的病毒,巴基球能够抑制HIV的生长,使其对人类细胞失去感染作用。科学家认为,巴基球虽然不能用来治疗艾滋病,但它可能具有药用价值。这种富勒烯能够消除HIV病毒,阻止HIV蛋白酶的作用而不损害被感染的细胞本身,它在人类被HIV感染的三种免疫细胞中具有抗病毒能力,而且还对这种病毒的反向转录酶起作用,因此能够抑制HIV对细胞的感染。虽然巴基球还不能作为一种有用的药物,但这将是巴基球在生物学上的首次应用;而且科学家认为,富勒烯将为研究抗癌药物提供潜在而有趣的线索。
富勒烯具有十分丰富的化学内涵,富勒烯及其衍生物在化学方面的应用是十分广阔的。除作为催化剂载体、制成高能电池及抑制病毒外,还可以利用富勒烯能有选择性地吸收某些种类气体的性质,将其在工业上用作气体杂质的去除剂,此外还可以作为有机溶剂以及在医学上作为影像剂,这方面的前景是广阔的。 非线性光学器件
实验和理论研究表明,C60和C70等富勒烯都是良好的非线性光学材料,C60/C70混合物(C70约占10%)的非线性光学系数约为1.1×10-9esu,C76甚至还具有光偏振性。富勒烯分子中不存在对非线性光学性能有干扰作用的碳—氢键和碳-氧键,与其他非线性光学材料相比,性能更加优越。美国西北大学的研究者们发现C60薄膜具有很高的二阶非线性光学系数,显示出在非线性光学器件方面的应用价值。C60薄膜具有很高的光学效率,这一性质使得C60在激光光学通信和光学计算机方面有着重要的潜在应用,并有望在短期内付诸实现。科学家还发现,C60和C70溶液可以作为光学限制器,这种溶液只允许低强度的光通过,当光强增强时,溶液很快变得不透光,其饱和阈值与其他任何已知的光学限制材料相比差不多或更好。英国科学家还报道过,富勒烯被多孔矿物质俘获并经蓝色激光照射后,成为一种光致发光材料,尽管这一工作尚没有在其他实验室内重复出来,但揭示出它可能用来制作能发射任何频率光的激光器,已经发现许多大的富勒烯分子具有手性特征,这种手征性预示着非线性光学响应的可能.生产和分离出大量的大富勒烯分子将在高阶非线性光学效应方面取得突破.预计富勒烯作为一种良好的非线性光学材料可能很快投入应用。
光导体
光导材料是复印机、传真机和激光打印机的基本部分,旧的光导材料使用硒作为感光剂,较为先进的有机光导聚合物已经代替了硒材料。美国杜邦公司的研究人员发现用1%的C60(可能是C60和C70的混合物)掺杂的PVK聚合物是一类全新的高性能光导体,类似的产品已经应用于静电复印技术中。这种光导材料具有良好的性质,其图象分辨率相当或优于其他材料,而寿命远远高于含硒材料,其性能实际上已经可以与最好的商用光导体相比拟.这使得掺杂富勒烯材料在印刷及光通信等方面将获得巨大的应用。
超导材料
掺杂C60超导体的发现是超导领域的又一重大成果,这种超导体具有相对较高的临界温度,掺杂C60超导体的临界温度不仅远远高于所有的有机分子超导体,而且也大大高于以前发现的金属和合金超导体,只比炙手可热的氧化物陶瓷超导体低。
如果掺杂C60超导体的临界温度尚不能与高温氧化物超导体相比的话,那么这种超导体在其他方面却具有许多更为优越的性质,而这些性质都直接影响到超导体的实际应用.富勒烯超导体最大的优点在于这种化合物容易加工成所需要的各种形状;同时由于它们是三维分子超导体,各向同性,使得电流可以在各个方向均等地流动。我们知道,氧化物陶瓷超导体是一种层状材料,表现为各向异性,在每层平面内和与平面垂直的方向上导电性质不同,同时这种陶瓷材料难于加工成线形或其他所需要的形状,给实际应用造成困难。同时,富勒烯化合物超导体还具有较高的临界磁场和临界电流密度,理论分析和一些实验结果显示,在更大的富勒烯分子掺杂化合物中可能大幅度提高超导临界温度。良好的性质和潜在的高临界温度为富勒烯超导体的应用创造了条件。
掺杂富勒烯超导体的可能应用包括磁悬浮列车,基于约瑟夫逊结和更新更快设计原理的高速计算机开关器件、长距离电力输送、超导发动机和发电机、作物理研究的大型磁铁(如超导超级对撞机)、超导计算机的电子屏蔽以及基于超导量子干涉器件(SQUID)的电子设备等方面。
掺杂的C60化合物显示超导电性,理论计算已经证明,不掺杂的C60是一种直接能隙半导体,由于C60分子在其格点位置作高速无序自由转动,使C60固体成为继Si,Ge和GaAs之后的又一种新型半导体材料。日本三菱电气公司的研究人员已经用C60制成了一种新型富勒烯半导体。随着研究的深入,富勒烯及其衍生的材料走向应用已指日可待。
C60及富勒烯家族的诞生是20世纪80年代的重大发现之一,具有重要意义的是,这些神奇的全碳分子及其衍生的物质显示新颖奇特的物理化学性质,它们首先是作为一种可实用化的新材料而出现的。 由于富勒烯能够亲和自由基,具有极强的抗氧化能力,能够起到活化皮肤细胞,预防肌肤衰亡的作用。关于富勒烯在清除自由基方面的功效目前已有近3万篇论文被发表,近3千个专利获得了认可。正因如此,21世纪以来富勒烯开始被用作化妆品原料,具有抗皱、美白、预防衰老的卓越价值,成为备受瞩目的尖端美容成分。许多高端护肤品品牌含有富勒烯成分。
主条目:有机太阳能电池
自1995年俞刚博士将富勒烯的衍生物PCBM([6,6]-phenyl-c61-butyric acid methyl ester,简称PC61BM或PCBM)用于本体异质结有机太阳能电池以来,有机太阳能电池得到了长足的发展,其中有三家公司已经将掺杂PCBM的有机太阳能电池商用,迄今大部分有机太阳能电池以富勒烯做为电子受体材料。
月球上的大量资源其实有些是地球上稀缺的,但也有些不是,比如铝在月球土壤中储量达到14%,但是在地球也更多,月球上多的资源比如氦3,地球上较少。使用月球土壤可提炼出高强度的复合材料,这些都是月球资源的有利之处。根据美国宇航局登月宇航员的介绍,月球土壤的气味可能就像是火药味儿,在舱外宇航服脱掉的时候,一些月球土壤的尘埃进入到宇宙飞船舱内,火药味就这么出来了。
月球土壤已经在那里静静躺了数百、数千万年,只要没有天体撞击,那么表面土壤就这么呆在那儿。月球资源已经引发了私人航天企业的注意,美国宇航局最近重复月球也是基于对月球资源的考虑,美国等国家正在进行利用月球资源的各种测试,未来在月球上建立工厂将是不可避免的。美国宇航局前高级顾问Charles Miller等人认为,美国宇航局可和目前的商业合作伙伴合作,开发月球。这些合作伙伴包括SpaceX公司、波音公司、蓝色起源公司等。SpaceX公司的可重复火箭可大大降低登月的的费用,开采月球资源在未来数十年内将成为现实。
月球极地可能存在冰冻水,如果冰冻水得到了开采,那么水的问题也解决了,不需要从地球再运输水前往月球。如果月球被证实冰冻水可以开采,那么前往火星的水资源问题也得到了解决,在月球上建造一座永久性水资源基地,基本上可以满足深空 探索 的需要。
如果提问者能够将标题中的“会发生什么?”改为“会带来什么?”会恰当些。因为,人类搬运月球的资源,只是替代地球即将枯竭的资源,不是去毁灭什么。
我们人类登陆月球,还是开发月球,必须要有所回报。不然,我们的科学家付出这么大的努力,不只是为了去上面看下是不是有嫦娥和玉兔,或露一回脸。说到去月球运资源,也需要看哪些资源值得我们运。月球的资源有很多,最具得说的当属地球上稀缺的氦-3。这种人类未来的新能源,在月球上面极为丰富,够人类用上万年,几十吨量就够全人类使用1年,。因此,未来谁能够从月球搬回来资源,谁就是老大。因而,美国也在计划重返月球。
如何去月球运资源?首先需要掌握先进的宇航技术。要想把月球的资源运回来,首先需要在月球建立一个科学基地,这样才能够形成地月联络运输站,才能顺利实现返回地球。其次,就是需要大推力比的火箭系统,需要将庞大的资源运输仓从地表发射升空到预定轨道,再飞往月球,这只是其一方法。其二方法,在太空打造一座科学制造城,任何大物件都在太空组装完成,这样就可以摆脱引力对大物件的限制,以太空城为资源的中转站。
月球的资源氦-3,可以为现在的核电站解毒。目前,核电站的存在,在很多人心目中,就是代表着一种死亡,主要是运转核电站的核燃料存在致命的放射性。将月球取回的氦-3替代先有的核燃料,将会把核电站变为无任何危害的清洁能源。在石油、煤等地球资源枯竭的时候,氦-3将是人类的希望。
月球上有什么资源呢?月球看上去一片荒芜,但是月球上总是有一些资源可以供地球利用的,那么都有哪些呢?
首先月球上有丰富的矿藏, 月球上的稀有金储量比地球上的还要多,月球岩石中含有地球中全部元素和60种左右的矿物,并且还有六种是地球上没有的 。月球上的岩石主要分为三种:富含铁和钛的玄武岩富含稀土、钾和磷的斜长石富含铁的角砾岩。
月球上铁的含量相当惊人,仅仅在月球表面5厘米厚的沙土中,就含有上亿吨的铁。月球上的玄武岩中含有大量的金属 钛 ,在地球上,钛在岩石中的含量大概为1%或者低于1%,但是在月球上,钛含量大于1%或者大更多。 月球上的稀土储量也是很大 ,在电子工业领域,稀土不可或缺,稀土是制造节能灯泡的原材料之一,中国的稀土含量排在世界前列,但是过去的几十年稀土被大量消耗,要不了多久稀土资源就会消耗殆尽。而月球上的稀土用量为225-450亿吨,如果能把月球上的稀土开采并带到地球,稀土危机将不会再有。
除此之外,月球上还有一些核能原料, 月球上富含铀以及氦3,铀是进行核裂变的主要原料,而氦3则是进行核聚变的主要原料 ,由于聚变的过程中不产生中子,因此是一种无污染的可控核裂变,而地球上的氦3含量十分少,地球上的所有的氦3加起来也不过几千吨,但是月球上就不同了,月球上没有全球性的偶性磁场的保护,带有氦等稀有气体离子的太阳风可以源源不断地直接射到月球表面,使得月球表面土壤中含有丰富的氦3,月球上土壤中的氦3含量估计为70余万吨,如果月球上的氦3可以开采到地球上来,那么可以说地球上将不会再有能源危机。
月球上的矿藏资源可以说是异常丰富的,但是说实话,就算是要开采这些矿藏,首先技术就得过关吧,现在能够登上月球的也就只有美国一个国家,几次登月仅仅是在月球上取下来了一百多千克的岩石,耗费巨大,所以开采的话可能费用会非常高,真正需要开采的也只是一些稀有金属而已,为什么非得将月球上的资源运回地球呢,在月球上建月球基地不好么?
月球是地球唯一的天然卫星,自古以来,人们对月球的好奇从未停止,而 探索 也一直在路上,在中国有嫦娥探月、吴刚伐树一说,而古希腊神话中有月亮女神阿蒂米斯一说。后来,在现代技术的推动下,人类向月球发射探测器,从刚开始的人类第一个空间探测器月球1号到第一个拍得月球背面照片的航天器月球3号。
再到后来的1969年7月,美国人借助阿波罗11号实现了人类第一次登陆月球,而尼尔·阿姆斯特朗也成为第一位在月球上漫步的人。如今更有我国的“嫦娥系列”在进行着月球 探索 ,据以往的月球勘测来说,发现月球存在许多资源,而如果人类把月球上的大量资源运回地球,会发生什么呢?
月球上存在什么资源?
月球表面有许许多多的陨石坑,而这些陨石坑是由于宇宙中的流星通过陨石撞击月球表面产生的,为什么说月球是地球的天然卫星呢,就是因为在宇宙活动中,很多次陨石撞击地球都被月球给挡住了,才没有对地球造成伤害,所以月球背面简直是惨不忍睹,好像被什么东西啃了一样。
并且相对于地球来说,月球没有显著的地质活动,因此,月球表面有着各种各样丰富的矿物资源,每一座环形山(月坑,近似于圆形)、每一个陨石坑都相当于一个天然的矿床,如果人类开发了月球上的这些堪称资源宝库的地方,那么会获得丰厚的矿产资源!
硅
硅在宇宙中的储量排在第八位,月球尘土中20%的成分是硅,而硅是制作半导体材料的重要资源。
铁
月球上的铁的冶炼程度很低,这是因为月球上的铁主要是以氧化铁的形式存在的。
稀土元素
稀土元素广泛用于冶金、机械、电子等产业,应用稀土可生产荧光材料、激光材料等,具有很好的应用前景,而月球上存在很多的稀土元素。
氦的同位素氦-3
He-3,是一种可用于核聚变的氦同位素,在地球上很少,也可以说几乎不存在,但是在月球上就很丰富,大约有100万吨蕴藏在月球表层,这种元素可以用来进行核聚变,也可以作为人类宇宙探测的主要燃料,清洁高能,如果可以在月球上实现大规模开采并带回地球,那么可以非常大程度的解决能源问题。
水
月球上极地部分,也就是我们看到的月球两极全年阴影的部分,可能存在冰冻水,如果这些资源被人类开采运回地球,可大大解决地球水资源紧张的问题。
月球上其实还存在许多资源,未一一列举出来,不过知道个大概后,我们回过头来重新思考一下问题。
现在人类对于月球资源的 探索 还处于起步阶段,未到开发的时候,不过发现了高价值资源,比如氦的同位素氦-3,如果到时候人类可以对月球进行开发,相信人类的 科技 水平一定发展的非常先进了,不过时间可能会是很多年以后了。那么现在我们来做个设想,试想一下人类未来真的做到了,那么会产生什么影响呢?
对于地球来说:第一,如果人类把月球上的大量资源运回地球,资源储备量会增加,地球质量也会增加,这就会改变某些资源的供给结构,进而影响整个经济结构,比如:珍稀宝石会由于供应量的增大而贬值,铝、铁也会因供给增多而贬值。
第二,地球质量增加后,引力会增加,而人类需要一段时间去适应引力的变化,久而久之,人类会根据环境进行进化,比如肺活量会增大。而引力的变化也会带动工业技术的革新,比如推动发动机的改革。
对月球来说第一,地球由于质量增加,与月球之间的引力会发生变化,这会在一定程度上引起月球的轨道的缩小。月球上的资源被大量运回地球后,月球质量减小,引力就会减小,其与地球的引力关系会发生改变,运行轨道也会发生变化。
第二,我们知道,潮汐是由月球的吸引力造成的,这是因为月亮绕着地球转,会将地球的海水吸引,形成涨潮的现象,它是海水的周期性涨落现象,白天称之为“潮”,晚上称之为“汐”,一旦月球质量减小,那么地球上潮汐的程度肯定会随之减小,而地球上那些由潮汐引起的洋流所产生的效果会变得不明显,这就会造成地球部分地区内陆循环发生变化,会对降水、季节更替产生影响,也会影响海洋的生态环境。
总之,人类未来可能真的会将月球上的资源运回地球,不过在此之前,人类必须综合考虑这个做法对于地球自然、人文等的影响。
月球距离我们遥远,很贫瘠,没有多少地球上稀缺且可以利用的资源。
更加要命的是,月球上没有空气,到现在为止没有找到水,昼夜温差极大,宇宙辐射强烈,也没有条件大量生产人类所必需的粮食。
月球上不利于人类的生存。
(美国宇航员穿着笨重的宇航服才能在月球上生存)
所以任何在月球上开采资源并将其运回地球的想法都是疯狂且不切合实际的。
以人类目前所掌握的航天技术,哪怕月球上全是一堆一堆的黄金,要将它运回地球都会破产。因为发射火箭飞船再将黄金运回来的成本要超出黄金本身的价值许多倍,完全不划算。
(即便月球遍地金砖,搬回来也亏死)
说到这里,我们便不难理解为什么美国人上了几次月球之后,便宣布终止阿波罗计划,并且几十年间再也没派航天员登上过月球。不仅如此,他们甚至连月球探测器也没有再送上去过。
有人以此为据说美国人当初的登月计划是个弥天大谎,有人说那是美国人发现月球除了科学研究之外没有别的价值。
对了,月球上有氦-3。这是一种可以通过核聚变产生能源用来发电的重要原料,科学家们说氦-3这种物质在地球的储量极少,只有不到半吨,而在月球表面覆盖的土壤中氦-3的含量达到了100万吨之多。
(荒凉的月球有氦-3)
如果将氦-3用于核聚变发电,每100吨氦-3所产生的电能足够全球使用1年,那么如果将月球上的氦-3全部运回来,就够全人类使用1万年之久!
看起来非常非常可观。
理想很丰满,现实却很残酷。
氦-3不是固体,它不像煤炭那样挖一挖就能得到。提取氦-3的工序极其复杂,不只是把月球上的土壤加热到700度以上那么简单。同时,我们计算一下月球的表面积就会发现,氦-3分布在多达3800万平方公里广大面积的土壤里,即使按200万吨储量的最乐观估计,平均每平方公里月壤里仅仅只有52.6公斤的氦-3。
即使人类有技术可以把月壤里所有的氦-3一点不剩地都提取出来,每天挖1平方公里的月壤,这52.6公斤氦-3运回地球所发的电也仅够咱中国用1个小时。
(我国的核聚变发电试验装置)
一天挖1平方公里,提炼1000万立方米以上的月壤,再将东西运回来发电,只够用1小时。别说做不到,即便能做到也还是相当不划算。
更何况核聚变发电的原料并不只有氦-3,氢的同位素氘也可以用来进行核聚变反应,并且氘在海水里大量存在,提取过程也不复杂。海水中的氘通常以氧化氘(也就是俗称的重水)的形式存在,大约每升海水中含有0.034克重水,将这些重水提取到的氘用于核聚变反应,其产生的能量与300升汽油相当!
(氢与同位素氘)
既然我们地球上70%的面积被海水覆盖,有如此多的海水,提取氘的成本又不高,同样是核聚变发电,为什么要舍近求远到38万公里之外的月球辛苦挖矿呢?
所以在可预见的未来,除了进行科学研究和宇宙 探索 ,人类跑到月球上将大量资源运回地球的情景不会发生。
月球不仅是美好愿望的寄托卫星,还是一颗资源非常丰富的卫星,在月壤和月岩中含有丰富的钛、铀、钍等金属,除此之外还含有丰富的氦3。
旧时军工专用钛,进入寻常百姓家,如果大量的钛运输回地球,对于世界工业的发展,将起到非常大的推动作用。如果钛大量运输回地球不仅仅可以提高军事实力,最重要的事对于普通人生活的改变。航空领域超音速钛飞机可能变得普遍,工业领域如核工业、石油行业、化工行业关键设备性能将会增强,将极大地提高设备可靠性减少事故率,推动工业发展。
1791年,英国矿物学家威廉–格雷戈尔就首次发现了钛元素的存在,二战时正式进入实用阶段,从此一直表现优秀。
钛是一种机械性能非常好的材料,与钢相比强度更大、密度更小,和铝相当、可塑性更强,抗腐蚀能力强。
在核工业中冷源凝汽器采用了钛管,用来提高抗海水腐蚀能力,应用在飞机、坦克、军舰等军事领域,可以减轻了飞机、坦克、军舰的重量,增强了机动能力和抗打击能力。
火箭、导d、超音速飞机在大气层飞行时,极高的速度与大气摩擦会产生五六百摄氏度的高温,容易使得普通材料性能下降,而钛含量超过一定的火箭、飞机、导d就可以防止材料因为摩擦产生高温而导致材料性能下降的情况。
查询有关论文得知, 月球上钛铁矿含量超过8%以上,总量超过了150万亿吨,地球上钛铁矿储量约为7.2亿吨,差别大概21万倍。 如果钛大量运输回来,离进入寻常百姓家就不远了。
此外月球上的铀和钍是核裂变的材料,氦3是优良的核聚变材料。
如果人类能够不断将外星的资源,运往地球。那么“节约”可能就不能再被称为美德,至少在物质上如此。
1、月球上有不少地球所没有的东西
比如氦三就是其中之一。 据说把它用在核电站发电中,可以避免核泄露所产生的辐射,这样可以有效减少对生态的污染。 由于地球氦三极度缺少,所以很多国家都把自己的注意力放在月球。
此外,月球上可供人类开发利用的主要资源还有:
2、月球表面的土壤,据说不需加工可直接用作防护材料。3、而且月球土壤中含有各种元素。
如月球土壤晦食氧量为40%。从中,我们可提取用作火箭推进剂的氧,也可补给轨道上的飞船或合成水供人使用。也就是说,月球是人类的宇宙飞船飞向太空的天然中继站,相当于人类大航海时期的深水不冻港。
(哥伦布发现新大陆之后,人类正式开启了大航海时代)
月球土壤中含硅量为20%,可用于太阳能电池。随着技术的发展,如果将来你的后代,利用月球的硅开一个太阳能电池厂,相信也可以盈利。
此外,月球土壤中还蕴藏着铝(14%)、铁(4 oA)、钙及少量的钛、锰、镁、铬。你手机的各种稀有金属元素,可能会变成白菜价。
不过由于月球这些矿藏,在地球储存量有限,所以将来一定是各国争夺的能源焦点。
目前美国等发达国家正在进行利用月球资源的实验。
以上这一切说明,如果人类可以把月球的大量资源运回地球,那么可能出现地球经济的新一轮繁荣。
为什么要说是可能呢?因为我们要考虑把月球的大量资源运回地球的成本是多少。
如果能解决成本问题,那么势必给整个地球,带来宇宙版的新大航海时代。
人类已经登上了月球,我们发现那里是一片死寂,但是月球上有一种能源,让世界各国很眼馋,那就氦-3,这是氦气的一种同位素,但是它也是一种非常清洁的核燃料,我们平时见到核反应堆总是心生恐惧,因为一旦泄露,就会产生核辐射,但是如果我们用氦-3,就算出现泄露,也没有辐射,对生物对环境都没有损害。我们地球上氦-3只有500公斤左右储量,可是月球表面的土壤中就有上百万吨氦-3的储量。这对于人类的核能使用来说,绝对是利好,我们如果要大规模制造核动力航天飞船,这些氦-3也是特别好的能源。但是提炼氦-3也不是一件容易事情,需要将月球土壤加热到700度。
美国好莱坞曾经拍摄一部科幻片,名字就叫做《月球》,说的就是我们的科学家在月球上建立了氦-3采集基地,科研人员定期会把氦-3送回地球。但是现实情况却难度很大,因为我们似乎没有很好的办法大规模将含有氦-3的土壤搬运回地球上,我们去一次月球都是高难度的系统工程,要花费巨额费用,而且宇宙飞船的承载量很有限,只能等待未来航天技术的进一步突破了,这些看得到的资源也许有一天会被人类所利用。
不知道题主提出的大量资源是怎样的大量,是运走月球质量的一半还是四分之一,这个大量实在无法衡量。
就像炒菜时要你加味精少许,这个少许是多少也无法衡量,只能凭经验加。这就是咱国人的用词习惯,没有明确定量。
月球的质量有7.349 10^22公斤,算出来就是7349亿亿吨重,如果搬走1亿吨的话,才占月球重量的7349亿分之一,我想对月球的影响是不大的。
但人类要搬走月球1亿吨的物质所付出的代价是无法估量的。航天飞机运送1公斤物质到空间站的成本是2.2万美金,这还只是送到400公里高度太空站的成本。而到月球的距离是38万多公里,我们即使用距离叠加的成本来计算,也就是相当于每公斤的运送成本达到1000倍,也就是每公经成本需要2200万美元,一吨的运送成本就是220亿美元。
美国宇航员搭乘俄罗斯联盟号上太空站,票价己涨到8100万美元/人/次,明年美国准备采用自己波音公司的飞船,报价5800万美元/人/次。大家算算每公斤花费多少钱?
2017年中国全国GDP重量为82.71万亿元,按现汇1美元=6.8161人民币,折合成美元就是12.13万亿美元。也就是说中国人民一年到头的血汗钱只能运回月球上物质551吨,这些血汗钱还没有剔除吃喝拉撒的费用。中国2017年的财政总收入才17.25万亿人民币,折合成美元就是2.53万亿美元,也就是说中国国家一年的收入才能运回月球物质115吨。
当然,也许有人会说帐不是这个算法,真正的成本比这低多了,这我也同意。因为我的确没有其他的资料来核算这个成本。有人计算我国嫦娥一号耗资超过14亿人民币,前期开发成本不计的话,发射一次成本约2亿。嫦娥一号自重约2350公斤,如果加上前期成本每公斤单程费用需要68万元人民币运费。
但这个算法并没有计算返程的费用,而且如果带月球物质回来还要增加费用,成本同样不能小觑。
费了这么多的篇幅计算成本,时空通讯旨在从另一个角度回答这个问题,就是人类在较短的时间内是无法运送过多的月球物质回来的。不知道1亿吨算不算题目说的“大量资源”,如果算,就要等到运回来的价值大于成本的时候才会去开发,对月球和地球来说,除了需要花很多代价,都不会发生什么。
即使1亿吨这个对月球不伤皮毛的数量,也是非常非常难做到的,所以请勿杞人忧天。
这就是时空通讯的观点,欢迎讨论点评。
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先说月球的重量7.349*10^19T。地球每天吸入宇宙尘埃20--60T,每十年远离太阳1一3公分,我们可以用人登上月球,开着一百台蓝翔挖掘机,派一百万人一人一揪分十组,一组十万人,每十分钟换一组。往地球方向扔就行,牛顿不说万有引力吗,月球是被地球引力而逃不脱吗&(其实是不可能的)这样,十年月球归入地球,而且是慢漫的溶入,也不会造成太空失衡,这招绝不?十年后完成了,而且地球与太阳距离也会延长,别担心,也就四到七公分,地球气温也就下降二到十度。还是有一部分物种能存活的。
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