【在月球乃至更远的小行星上采矿,距离现实还有多远?】中国国家航天局、国家原子能机构近日联合发布嫦娥五号的最新科学成果:中核集团核工业北京地质研究院在月球样品研究中发现新矿物,并将其命名为“嫦娥石”,同时还获得了嫦娥五号月壤中未来聚变能源资源——氦-3的含量和提取参数,为我国后续月球氦-3资源的遥感预测和资源总量估算,以及氦-3资源未来开发和经济评价提供了基础科学数据。这些消息不由得让人产生联想:在月球乃至更远的小行星上采矿,距离现实还有多远?

如何从月球开采“无尽的能源”

美国“太空”网站在介绍为何美国国家航空航天局(NASA)要急着“重返月球”时,特意提到了月球资源的商业开采前景,其中最受关注的当属月球上储量丰富的氦-3资源。

据介绍,可控核聚变具有能量密度大、清洁、燃料丰富、安全性高等突出优点,被认为是人类的终极能源,而氦-3能提供“最清洁的可控核聚变能源”。它作为可控核聚变的燃料之一,产生的能量是铀-235核裂变反应的12.5倍。更重要的是,与氘、氚等核聚变燃料不同,氦-3在聚变反应中不会产生中子二次辐射危险,更加清洁和可控。100吨氦-3核聚变产生的能量即可供应全球使用1年。另外,氦-3是获得极低温环境的关键制冷剂,是超导、量子计算等前沿研究领域的必需物质。

业内专家告诉《环球时报》记者,地球上氦元素主要是氦-4,氦-3储量只有0.5吨左右。但在地球上稀缺的氦-3,在月球上却是储量惊人。专家介绍说,月球上的氦-3主要来自太阳风的辐照。作为太阳核聚变的产物,携带氦-3的太阳风持续向宇宙空间喷发。当太阳风吹到月球时,由于月球没有大气和磁场,它就如同一个超级收集器,将氦-3存储在月球表面的月壤里。科学家估计,在月球形成的数十亿年间,可能遭到多达数亿吨氦-3粒子的撞击,其中相当部分被保存在月壤中。而地球的大气层和磁场虽然保护了生命的演化,但同时也将携带氦-3的太阳风阻挡在外,这也是地球上氦-3稀缺的主要原因。

美国“阿波罗”计划和苏联“月球”系列探测器取回的月球样本也都证明,氦-3在月球表面的含量远高于地壳含量,预计在月壤中的氦-3总量在65万-322万吨左右。这意味着从月球获得的氦-3足以满足地球上万年的能源需求。因此在近年的月球商业开发热潮中,不少企业都提出了从月球上提取氦-3的设想。美国“国会山”网站称,一家美国核能公司此前已经就开采月球氦-3资源签署了一份意向性协议,其中设想利用特种月球车收集月球表层的月壤,将它们运送到处理室中分离出氦-3并储存起来,等待运载火箭将其送回地球。据称,在月球收集氦-3的相关设备已经在地面进行了实际测试。

但英国伦敦大学的伊恩·克劳福德教授对于从月球提取氦-3的经济可行性提出质疑。他表示,由于氦-3在月壤中没有形成类似地球矿脉那样的富集区域,因此想要分离足够的氦-3就必须处理海量的月壤,这意味着需要相当庞大的处理设施。相关研究报告显示,如果要达到每年从月球收集100吨氦-3的能力,考虑到月壤的氦-3含量非常少(虽然相比地球含量已经很高了),需要上千辆专用矿车才能满足需求。再加上庞大的处理设备以及往返地月的太空运载工具,前期投入可能高达上万亿美元。

克劳福德还提到,当前对于月球氦-3储量的估算主要都是基于美国和苏联从月球低纬度地区带回的样本。但氦-3在月球上是否可能存在分布不均的情况?这还需要未来进一步对于月球南北极地区样本的考察。

专家介绍说,中国对嫦娥五号探测器获得的月球样本的最新研究成果,有助于推进月球氦-3的开采。此前的研究认为,想要从月壤中分离氦-3,必须提供700摄氏度以上的高温环境,这样不但耗能较高,而且速度慢,不利于在月球上原位开采。而中国科学院宁波材料技术与工程研究所、航天五院钱学森实验室、中国科学院物理研究所和南京大学等联合团队发现,月壤中钛铁矿颗粒表面存在一层非晶玻璃,它具有极高的稳定性,在月球上捕获并保存了丰富的氦-3资源。因此通过机械破碎法,可在常温下提取以气泡形式储存在钛铁矿颗粒中的氦-3,而不需加热至高温。而且钛铁矿具有弱磁性,可通过磁筛选与其他月壤颗粒分开,便于在月球上原位开采。根据月球钛铁矿总量估算,以气泡形式储藏的氦-3总量或高达26万吨,如果全部用于核聚变,可以满足全球2600年的能源需求。这些结果不但为月球上氦-3的富集机理提供了新的见解,也为未来月球氦-3的原位开采利用奠定了理论基础,对探寻月球资源的有效利用路径具有重要意义。

月球还有哪些矿产值得开采

除了氦-3之外,月球上还有大量矿产存在开采价值。其中备受关注的就是稀土元素和放射性元素。众所周知,稀土元素具有独特的磁性或催化性能,是电子器件中的关键成分,也在导弹、智能武器、导航仪、喷气发动机等军事高新技术领域有重要应用价值。但这些稀土元素的开采难度大、成本高,而且在地球上的分布很不均匀。

英国广播公司网站称,月球上的稀土元素和放射性元素广泛存在于克里普岩中。据介绍,月球形成之初,曾被深达数百公里的岩浆洋覆盖。随着温度降低,岩浆开始固化,形成岩石。当岩浆洋结晶程度达到约98%时,不相容元素(不喜欢进入固体,而喜欢进入熔体的元素)在残余熔体中高度浓缩,最终在月壳和月幔之间形成克里普岩夹层,它因富含钾、稀土元素和磷而得名。据估算,月球克里普岩中蕴藏的稀土元素、钍、铀的资源量分别约为6.7亿吨、8.4亿吨和3.6亿吨。

报道还提到,在地球上提炼稀土元素可能会对环境造成严重污染。“考虑到这点,月球是个最佳替代选择。它可能是个价值数万亿英镑的巨大市场”。

考虑到传统开采稀土元素的方法并不适用于月球或太空环境,科学家们正在寻求新概念的开采方法,其中就包括利用微生物的“生物采矿”。英国《自然·通讯》杂志称,英国科学家评估了国际空间站上3种细菌在微重力、模拟火星重力和地球重力三种条件下的生物采矿潜力,并测量了这些细菌的提取效率——从玄武岩(类似于月球和火星表面的大部分物质)浸出的14种不同稀土元素的含量。其中一种名为鞘氨醇单胞菌的微生物在三种重力条件下都能让玄武岩浸出稀土元素,而且该细菌的浸出率在三种重力条件下都差不多,玄武岩中含量最丰富的稀土元素的浸出率最高。

此外,月球的其他矿产资源也极为丰富,地球上最常见的17种元素,在月球上比比皆是。以铁为例,仅月面表层5厘米厚的砂土中就含有上亿吨铁,而整个月球表面平均有10米厚的砂土。月球表层的铁不仅异常丰富,而且便于开采和冶炼。例如,月球上的铁主要是氧化铁,只要把氧和铁分开就行;此外,科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法。在月球表层,铝的含量也十分丰富。

值得注意的是,在月球开采的矿产资源并不一定要全部运回地球。伴随着人类走向太空,不可能所有建筑材料都要由地球提供。月球丰富的矿产储备和低重力环境,让它可以为建造月球基地乃至太空设施提供大量关键原料。

开采小行星是否可行?

相比于“月球开矿”,在距离人类更远的小行星上进行资源采集听上去似乎更不可行。但科学家们却认为,从技术上讲,这并非没有可能。

根据NASA方面的统计,已经发现上万颗近地小行星,在木星和火星轨道之间还有一个由数百万大小不一的岩石组成的小行星带。它们大都是在太阳系形成时留下的残余,除了科研价值外,其中部分小行星还蕴含着丰富的资源,比如纯度较高的铁和铂等金属原料。

相比于在月球或火星上开矿,小行星上几乎没有重力,可以轻易运走大块材料,可行性更高。因此“小行星开矿”也赢得了各国的高度关注。2015年11月,美国时任总统奥巴马签署《美国商业太空发射竞争法案》,其中允许具备必要技术登陆小行星的个人或企业占有行星以及其他太空资源。2016年,卢森堡政府成为第一个明确表现出对小行星矿业生意具有浓厚兴趣的欧洲国家。

据介绍,“小行星开矿”的第一步是利用专业设备确认目标小行星的矿产种类和开采前景。美国私营企业“行星资源”公司正在借助卫星搜寻最适合开发的小行星。而NASA计划明年启动Psyche小行星探测任务。这颗编号“16 Psyche”的小行星可能是太阳系形成早期一颗未能成形的小型行星的裸露金属核,直径达140英里,主要由铁、镍和稀有金属构成。之前曾有媒体估算,如果将这颗小行星上的所有金属运回地球,其价值总额将是一个天文数字。

据称,在技术方案选择方面,采矿机器设备可采用太阳能供电,能减少从地球运往小行星所需燃料;在开采过程中,所有飞船和设备须紧紧固定在小行星上,以防因失重而飘走迷失于太空。

“行星资源”公司总裁兼首席工程师克里斯·列维奇表示,开采小行星并不神秘,“我们只是在重复历史上已经做过的事情,就如同殖民者登上北美大陆,利用当地资源发展和壮大。”他表示,考虑到摆脱地球引力需要耗费大量燃料,“无论前往太阳系的任何地方,只要登上地球轨道,路程就走了一半。”因此尽力利用小行星上的资源是最为经济可行的办法。例如小行星上拥有丰富的水、铁、镍和钴等资源。“使用3D打印等技术,可从小行星获取材料,然后制造出各种东西。这样就再也不用从地球用火箭运送工具、机械甚至驻地材料,从而进一步降低太空探索的成本。”但他同时承认,小行星开发还存在技术和法律问题,有待进一步解决。

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妙招应对小鱼搅局

《中国钓鱼》
钓鱼人钓鱼时遇到小杂鱼搅局通常都只能束手无策、愤怒与无奈,除非你是为钓小鱼而来。
遇此情景通常都是绞尽脑汁与贪得无厌肆无忌惮的小鱼斗法,可大多结果都是败下阵来,筋疲力尽,一天下来被小鱼们虐得焦头烂额苦不堪言,像样的鱼获寥寥,真个是大汉无奈小鱼何。钓者通常是甘拜下风避之则吉早早转移钓点,或干脆收竿走人。因此,垂钓中如何化解小鱼搅局?乃天下钓鱼界备受关注的重要的共同课题。夸张一点说,完美有效的、理想的化解方法至今仍可以视为垂钓领域的哥德巴赫猜想。

喜欢野钓的笔者从钓多年,个中体会不谓不深刻,长期以来都在苦思冥想如何才能避开这些讨厌的小精灵,真的想过很多办法,也付诸实施试行过,确实有些办法是行之有效的,要说一招制胜完全化解那就有点言过其实了,充其量也只是缓解吧。

小杂鱼种类繁多,白鲦、麦穗、鳑鲏、还未“断奶”的罗非、鲫鱼、鲤鱼等,还有很多叫不出名字的。通常小鱼都盘踞于水域上层觅食,不敢轻易下潜至水底,水底大鱼多,危机四伏,从遗传基因已经获得安全避险意识。钓鱼人只要想办法使饵团顺利冲过上层和中层水域便基本能到达底部静待目标鱼索饵。

不过这只是常规情况,非常规情况是有些小鱼抵不过美食的诱惑而贸然冒险下底抢食,通常亦只是一啄即跑不敢逗留。此外更有特殊景况,即小鱼盘踞水底觅食,原因是此处水域没有大鱼,或大鱼稀少,大鱼来了再跑,或小鱼能与大鱼和平共处相安无事。
同一水域不同的季节、不同日子以及每日不同的时辰小鱼搅局的程度也不尽相同,譬如白天闹得欢夜间逐渐收敛,或昨夜收敛得早今夜就闹得不消停,甚至闹到天亮,或夏季闹得厉害而冬季就变得温和。钓鱼遇到小鱼搅局时就得根据实时实况审时度势选择合适的应对措施。笔者现将本人应对各类情况用过的各种招数分别一一作介绍。

一、轻盈精细的操作

小鱼通常是在窝点上方水面附近水域游弋,利用饵团接触水面时发出的声音和水波震动,立即感知并迅速围拢过来抢吃。此时钓者要做的就是力求降低饵团入水声响、减轻对水面的冲击震动和加快饵团沉降速度,以延误鱼儿的感知时间,让饵团能在小鱼赶到之前抢先一步快速下沉,与小鱼抢时间比速度,当饵团下到一定深度时小鱼通常也不敢再向下追抢。其措施如以下:

1.匹配比平时大点儿的漂、坠子,改短脑线以缩短行程,钓饵和得稍微干硬些、黏度低些、饵粒稍大些(不宜拉饵)加大漂、坠是让重坠带动饵团快速沉降;饵团适当干硬则比重大亦有利快速沉降和耐啃;适当降低钓饵黏度可相应抵消饵团硬度而不影响雾化或减低对雾化的影响。为使饵团顺利下底,合理适度牺牲小部分线组灵敏度和饵料最佳状态是必须的。上饵时两手的拇指、食指和中指合拢相对将饵团捏成橄榄形,尽量捏实。

2.出竿时人站立,竿平伸,二指轻捏转环处绷直钓线,轻挑竿尖用匀速荡出(不是弹出)饵团,让饵团紧贴水面上方匀速飞行,到达预定位置时稍微下压竿尖松线让饵团、漂先后同一位置入水。切勿抛满竿以免减缓饵团沉降速度,如此饵团就会不动声息地入水快速下底注意,在饵团离手到整个飞行过程中钓线应尽量一直保持绷直。

即使操作完美小鱼还是能感知到的,不过由于饵团入水声音很小,钓者自己都听不到,震动小,小鱼往往反应滞后,反应过来时饵团已经入水一段距离而不敢贸然追抢。不是初学钓鱼,操作很容易掌握,练几竿便行。此法(下称“一法”)效果大小嘛得视现场具体情况,如果小鱼闹得不太严重的话一招便可。当然,配合下面介绍的其他某些措施一并使用效果更佳。

二、声东击西法

预备一些小泥团或小石子,每次出竿前先抛投小泥团或小石子到窝点外几米的地方,把小鱼引开时立即按上述“一法”操作出竿。此法有效,小鱼基本都会上当,屡试不爽。但有时会有少量的小鱼不为所动不去追假饵。

三、空钩法

连续抛几竿空竿,有意弄出点声响,小鱼追了几次都没能尝到饵料有些就会放弃再追,明显的一次比一次少,然后快速上食按“一法”出竿,要领是上食要快。此法耗时较多,掂量掂量是否值得。

四、外引法

用馒头、面包等能浮于水面的食物抛投于比抛泥团更远处,小鱼群就会围着食物而去,馒头更耐泡。亦有钓友抛撒麸皮的,效果相近。此法效果明显,但需不断续食,且食物会随水流远去,不可控。
五、包浆法

包食、散炮钓法无须细说,钓鱼人都懂。缺点是用量大,若果小鱼群托起饵团的话还不一定能成功下底,决定于小鱼的态势吧。但有一变异钓法——包浆法,就是准备一小盆稍稠泥浆,饵料稍干硬,将装好钩的饵团在泥浆里滚滚,裹上一层泥浆,厚度视水深而定,如此饵团可顺利下底,饵团待泥浆散去后生效。化散开来的泥浆带有饵料成分,也是很好的窝饵。此法配合“一法”出竿更好。不过拌泥浆的功夫是有些麻烦,如果你觉得值得的话那就值得一试,不足之处是饵团的味型可能会受到泥浆的影响。笔者也曾突发奇想裹辣椒面,但因在本刊读过一篇用辣椒面作饵的文章而放弃了尝试,兴许鱼儿不怕辣或嗜辣呢,有兴趣的探讨者不妨试试。

六、潜行法

视水深选择齐竿线或长竿短线。如某一钓位原来是钓4.5米竿的,则可齐竿线或试换5.4米竿配4.5米或3.6米钓线,饵团稍硬。人站立出竿,将饵团在近岸处快速下底而不着底,然后往前缓缓推出潜行,看钓线垂直到达预定位置便让饵团着底,饵团全程以不触底为好,较少损耗。竿、线匹配长度可根据实际环境情况调整,原则是线比竿只能短不可长,但长度一定比水深。小鱼通常不敢到水底处,故饵团可轻易顺利下底,关键要领是尽量保持饵团接近水底而不拖底前行,这决定于水底的平整度和钓者的技法。此法是笔者野钓常用之法,易掌握且效果较好。短处是近乎钓竿尖,长竿短钓,只能尽量弯腰前倾把手伸至最远。浅水处若不缩短钓线的话风线略嫌长影响起竿。

七、跑铅

此法大家都懂,但往往只是对付有水流时的钓法,其实对付小鱼闹窝同样有效。空心坠、短脑线,在这里用跑铅无非是利用重坠快速下底,通常小鱼难追上。若不用跑铅,改为普通的大漂重坠,同时按“一法”操作出竿也可轻易避开小鱼,但损失灵敏度略嫌大。此法更适合于江河湖库野钓。

八、钓颗粒

年前去一个黑坑钓鲫鱼,因之前投放的鲤鱼繁殖出大量小鱼,小鲤鱼不怕大鲫鱼,聚在水底抢吃,饵团到水底后漂总在那儿跳舞,不一会儿漂不动了鱼食被抢光,一鲫难求。但看远处钓客不时上鱼,于是过去看看,原来都是挂很小的红虫颗粒,要了几颗试试,上鲫鱼了。小鱼聚底,此种情况在其他自然水域也会偶遇,此时上述招数均不大有效,别无选择建议就钓颗粒饵。

九、夜钓

通常夜间小鱼会随着夜深逐步收敛,变化明显,以常规钓法在白天小鱼疯狂的水域垂钓效果也明显改观。但有例外,主要是盛夏季节,有时小鱼偶然晚上也出来疯狂一夜,同一钓点同一季节同样用饵也会出现不同景况,原因不明。上世纪一次在广州北郊和龙水库夜钓,水面小鱼一直陪伴到天亮,费解!夜钓遇到这种情况还是得和日钓一般选用招式。

以上各个招数都有其适应性,各有优劣,其效果大小与天气、鱼情、水域、用饵和手法直接有关,钓者可因地制宜在试用中不断探索、总结甚至改进,以求效果最大化。有一点得补充提请大家注意,上述诸法中除钓颗粒一法外其余钓法均须慎用腥饵,饵越腥小鱼越疯狂。

避小鱼之法应该还有很多,谨以此文抛砖引玉,望引来更多好招数。最后再提醒各位,不管如何规避,或多或少上小鱼总是难免的,请善待小鱼,不入鱼护的请放归水域,共同维护鱼类资源。


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