Recientemente, un equipo conjunto del Instituto de tecnología e ingeniería de materiales de Ningbo de la Academia China de ciencias, el laboratorio Qian Xuesen de la Quinta Academia espacial, el Instituto de física de la Academia China de Ciencias y la Universidad de Nanjing exploraron e investigaron átomos de helio en partículas de suelo lunar Chang ‘e – 5. El estudio encontró que había una capa de vidrio amorfo en la superficie de las partículas de mineral de titanio en el suelo lunar. Los investigadores observaron una gran cantidad de burbujas de helio en la capa de vidrio, con un diámetro de unos 5 a 25 nanómetros, la mayoría de los cuales se encuentran cerca de la interfaz entre la capa de vidrio y el cristal. Sin embargo, básicamente no hay burbujas de helio en los cristales dentro de las partículas. Dada la Alta solubilidad del helio en el mineral de titanio, los investigadores creen que los átomos de helio se inyectan primero en la red cristalina del mineral de titanio por el viento solar, y luego el helio se inyectará gradualmente.
Se libera bajo el efecto de difusión del canal de la red cristalina. Sin embargo, el vidrio superficial tiene una estructura de apilamiento atómico desordenada, lo que limita la liberación de átomos de helio, que son capturados y almacenados gradualmente, y forman burbujas.
Como isótopo del helio, el helio – 3 tiene un importante valor de aplicación en el campo de la energía y la investigación científica. La energía producida por la fusión nuclear de 100 toneladas de helio – 3 se puede suministrar al mundo durante un año, y el proceso de fusión nuclear de helio – 3 no tiene el peligro de radiación secundaria de neutrones, que es más limpio y controlable. Además, el helio – 3 es un refrigerante clave para obtener entornos de temperatura extremadamente baja y una sustancia necesaria en campos de investigación de vanguardia como la superconductividad, la Computación cuántica y los aislantes topológicos. Sin embargo, el elemento de helio en la tierra es principalmente helio – 4, y las reservas de helio – 3 son de solo unas 0,5 toneladas, lo que está lejos de satisfacer las necesidades existentes.
El helio – 3 es una parte importante del viento solar. la luna está expuesta al viento solar durante todo el año. el viento solar almacena una gran cantidad de helio – 3. ¿Pero, ¿ por qué hay un rico recurso estratégico en la luna, helio – 3? ¿¿ en qué forma se almacena el helio – 3 en la luna? No hay respuestas claras a estas preguntas. La exploración de los recursos lunares, especialmente el contenido, la distribución y el desarrollo del helio – 3, se ha convertido en una tendencia inevitable y la tarea principal de la exploración Internacional del espacio profundo. Estudios anteriores sugirieron que el helio – 3 se disuelve en partículas del suelo lunar, y la extracción del helio – 3 está limitada por la tasa de difusión, lo que requiere temperaturas altas por encima de 700 grados celsius, lo que no solo consume mucha energía, sino que también es lento, lo que no favorece la extracción in situ de la luna.
El último estudio del equipo de investigación muestra que se espera que el helio – 3 almacenado en forma de burbujas a temperatura ambiente se pueda extraer mediante rotura mecánica sin calentar a altas temperaturas. Además, el mineral de titanio es débilmente magnético y se puede separar de otras partículas del suelo lunar a través del cribado magnético, lo que facilita la extracción in situ en la luna. Según la cantidad total de mineral de titanio en la luna, la cantidad total de helio – 3 almacenado en forma de burbujas puede alcanzar las 260.000 toneladas. Si se utiliza todo para la fusión nuclear, puede satisfacer las necesidades energéticas globales de 2600 años. Estos resultados no solo proporcionan nuevas ideas sobre el mecanismo de enriquecimiento del helio – 3 en la luna, sino que también sientan las bases teóricas para el desarrollo y la utilización in situ del helio – 3 en la luna en el futuro, lo que es de gran importancia para explorar la utilización efectiva.
El camino de los recursos lunares.
(fuente: Oficina de Ciencia y tecnología de ningbo)