第一節 未來的能源
迄今為止，世界上的各國都需要能源。有的國家為能源爭破臉而要時時準備戰爭，想用武力掠奪能源。可見，能源是多麼重要，因為我們現在用的電大部分就是以煤作為能源開發利用的；生活中大街上跑的汽車很大一部分是以汽油或柴油為動力的，我們知道汽油和柴油是從地下開采的石油中提煉出來的；現在人們在家裏煮飯很多用的是煤氣與天然氣。正是因為全球經濟的快速發展，能源消耗在一天一天地增加，煤炭、石油和天然氣等傳統的化石能源麵臨著枯竭的危險，有這方麵的專家作過預測，或許在21世紀的中期傳統化石燃料就會麵臨著用完的嚴重問題。
發現新能源成為人們的使命，促使著人們進行新能源的開發。所以說未來是一個大發現的能源時代。
在化學上，氦-3是氦的同位素，它是由兩個質子和一個中子組成的物質。相比於氚來說，它的清潔、高效、安全的核聚變發電燃料的特點是最為人們看好的。它聚變反應的能量大；聚變反應時主要產生高能質子，不會形成強大的中子輻射，對環境保護更為有利；它本身既不具有放射性，也在反應過程中沒有緩發中子出現，無裂變物質，衰變餘熱小，要對它維修是很簡單的一件事，而且對部件進行更換會容易得多，控製也是很簡單的，所以說國際核聚變界在這方麵一直處於積極的狀態下。
太陽風是月球上氦-3形成的源泉。太陽風是由三種元素組成的，這三種元素分別是90%的質子（氫核）、7%的高能粒子（氦核）和少量其他元素的原子核，氦-3正是太陽風中的高能粒子。月球上沒有磁場的幹擾和大氣層的阻隔，太陽風粒子流能直達月球表麵，被月球上的岩土所“吸附”。月球早在40多億年前就存在於宇宙了，在產生以後，流星和微流星一直進行頻繁撞擊，月球上的岩土不斷翻騰、濺射，在縱向和橫向上充分混合，“吸附”了氦-3的岩土也越來越厚。月海地區通常情況下有9米到10米，那麼月陸地區是多少呢？它的厚度範圍是4米到5米厚。
3476千米是月球的直徑，它的表麵積是3800萬平方公裏，雖然隻有地球表麵積的十四分之一，大約相當於中國陸地的四倍，但月球被專家們稱為“太陽風粒子收集器”。據測算，月球上的氦-3儲量其實是相當豐富的，它的儲量範圍大概是100萬噸到500萬噸，甚至有人估算有5億噸。在地球上的大氣和天然氣中也有少量的氦-3，氦-3也可以通過核反應生成，不過要注意的是，整個地球上的儲量與月球上的儲量並不能相提並論，正因如此生活在地球上的人類很想了解並掌握它。
由專家的預算可以知道，在10~15平方千米範圍內進行挖掘並加工深度為3米的月球岩土，就能提取大概1噸的氦-3，足以保證一個功率1000萬千瓦的發電機組工作1年。每燃燒1公斤氦-3就可產生19兆瓦的能量，足夠供莫斯科市照明用6年多。如果是用美國的航天飛機往返運輸的話，20噸液化氦-3隻要一次就可以運完，這些足夠滿足美國一年的電力需求。我國每年大約隻需要10噸氦-3就可以滿足全年能源的需要。按照全球目前的能源需求水平，一年有100噸氦-3就能滿足全世界的消耗，這些氦-3一年用航天飛機運輸三五次就夠了。如果依照這樣的方法類推的話，月球上的氦-3假如拿到地球上用的話，用上幾千年甚至上萬年是不成問題的。
有關專家通過對在月球上采掘加工氦-3並運回地球發電進行了、詳細的預測，並且把它們的成本進行比較分析，說出了在經濟上完全劃算的話，因為在發電量相同的情況下，使用月球上的氦-3，其花費隻是目前核電站發電成本的10%。假如把目前的石油價格作為基點，可以推算出每噸氦-3的價值竟有40億~100億美元之高，說它是月球上的寶貴資源是不會有人持相反意見的。地熱資源是人類的寶貴資源，它的再生也是靠一部分的能源作為基礎的，是和其他能源相互聯係、相互存在的，都是各自不可或缺的一部分，如水循環就是和地熱資源有著很大的關係的。既然水循環和地熱資源有著密不可分的關係，那麼我們究竟該怎樣對待水循環呢？首先還是要了解它的一些特點和作用，這就說到了地球上的一種重要資源——水。
盡管自然界裏的水會循環，然而，能讓人類運用的水卻是微乎其微，所以地球上的每個人都應該節約用水，保護水資源。其實節約用水可以從各個方麵來做，例如用過的水和已經遭受汙染的水都能通過一些淨化措施對它再次利用。洗菜、洗衣服的水可以衝馬桶，受過汙染的水可以在一切可能的情況多多利用，這樣不僅減少了水費，更達到了節約用水的目的。尤其是對現在的城市來說，汙水更應該再次利用，像公用設施和住宅衝洗廁所、澆灌綠地、景觀用水、澆灑道路等都可以用到這些汙水。如果真是能做到這些，汙水的循環作用就有了一定的積極意義！
資料顯示，地球的70.9%是被水覆蓋的。但是，這些水中鹹水占了一大部分，大約占了97.47%，鹹水大部分是海洋水,不能飲用,因為1千克海洋水中就有39克鹽類物質。而這些水中的2.53%是淡水,而淡水大多是冰川水和深層地下水,這兩種水占淡水的99%,可是能讓我們人類使用的水僅僅相當於淡水的0.3%。因此可以說，我們的水資源還是非常匱乏的。從某種意義上說，我國還是一個缺水的國家，基於此點，節約用水、保護水資源更是我們生活中的重要部分，更應該努力地去踐行。
我們生活中利用水資源是時時刻刻的、時時處處的，在一定程度上，工廠排放出的汙水在經過淨化後能循環使用，但是，這也是要付出代價的，像淨化的成本，都是需要消耗資源的。
雨水，每個人都很熟悉。不過，想到利用雨水的人往往很少。科學家們都認為，雨水其實是一種難得的財富，它也是水資源，而且相當寶貴。但是，從全國範圍看，我國的雨水收集與利用率還很低。從科學發展的角度來看待雨水是很明智的，雨水也是需要人們用科學手段來對待的，儲存一定量的雨水，在我們科學、循環地加以利用後，再通過科學的方法，把它引到地下或入河湖而去，也可以看成是一種充分利用水資源的方法。
不過，生活中的人們大多都了解水的寶貴，往往有的人卻不能時時記得它的寶貴。多少人不知道該如何節約用水？多少人浪費水資源？恐怕多得很吧。這就跟宣傳有關了，電視方麵應該多多播放關於資源利用的問題，政府的宣傳也是相當重要的。作為新時代的公民，從小就要養成節約用水的好習慣，這可以說是一件很重要的事情，要時時記得我們人類是不能沒有水的，整個地球也是不能沒有水的！
就是不為了未來能源開發，單說節水也有很多好處的，既對緩解水資源的供需矛盾有一定的幫助，也對城市發展的環境壓力有一定程度的減輕，還有利於延續供水和汙水處理設施的建設投資，降低供水和汙水處理設施的運行成本。要站在某種戰略的角度上看，節水沒有壞處隻有好處。
一個人努力地節水是沒有作用的，要靠千千萬萬的人的努力，但不管用什麼辦法，我們都應該立即行動起來，把理念化為行動。同時要了解，水在一天一天地變少，所以節水行動必須馬上開始！
有人會說，石油、煤、天然氣的開采和使用都會在某些方麵對環境造成汙染。設想一下，假如有一天地下的石油、煤、天然氣都被開采完了，這時會出現怎樣的情況？也許，用不著100年，地球上的地下能源就會枯竭。到那時，因為沒有電，電視機開不了、空調無法啟動、電腦成廢物、甚至到晚上連電燈也無法開亮。石油和煤等資源也是不存在的，這樣一來，飛機、火車、輪船、汽車這些交通工具都不能正常行駛了，我們就隻能坐馬車或騎自行車去學校上課了。同時，晚上的大街和家裏都處在一片漆黑的情景下，晚上人們在家做飯就必須用燒柴火來代替了。到那時，這種情景是不敢想象的。
還有的人說，可以用水來代替其他能源進行發電，不過，進行水電的開發是把攔截河流作為前提條件的，對地球上的生態平衡會產生一定的影響。
世界上的人們不管是現在還是將來，不用為了能源而引發戰爭，那該多好啊！這樣，世界上就會隻有歡樂和幸福，生活在這個世界的人們也會感到幸福和快樂。不過，要是每家每戶都有一個“微型能源器”就好了。這個能源器不需要我們去破壞地下資源，可以隨時吸收儲藏太陽能、風能等所有大自然的自然能源，需要用能源時可以隨時隨地釋放出來供大家使用，一旦要用到很大的能源動力時，像飛機、火車、輪船等可以通過下麵的方法來組成。把很多很多的“微型能源器”組合起來提供更多的能源。這時，這種“微型能源器”就能發揮它的作用了，世界上每個國家之間就會少了很多的爭吵、發動戰爭的可能性就會降低，而且肯定不會造成環境汙染，也不會破壞生態平衡。同時，可以美化我們的城市，主要在於可以不需要大街上那些難看的電線杆、電線塔及纏繞在上麵像蜘蛛網一樣的電纜線了，它的作用還真是廣啊。最重要的一點就是，這種“微型能源器”工作時不需要對高壓進行變電，就會把因電磁波產生輻射的發生幾率降到零了，不會損害人類的健康。
有一種地下熱水，可以說是人類的好朋友，因為它給人類帶來了很多的方便和好處。由地質學的定義可以知道，地下熱水就是分布在地麵以下岩石中的地下水，而且它的水溫一般在25℃或者超過25℃。而溫泉是地下熱水在地表的露頭或排泄點，是水溫大於或等於25℃的天然泉水。從另一個方麵來說，從地下自然湧出的熱水才算得上是真正的“天然溫泉”。
真溫泉是非常稀少的。隨著現代社會的發展，不光是在北京，在我國的其他城市，很多掛著“溫泉”之名的溫泉賓館、溫泉療養中心、溫泉度假村很多。在這片亂象背後，據周訓教授透露其中多數都是人工鑽探後，通過鑽井自流或抽取出來的深層地下熱水，也就是“人造溫泉”而非天然形成的溫泉。還有更嚴重的問題，有的僅僅打著“溫泉”旗號，自行勾兌自來水或浴鹽，或者人工加熱炮製“溫泉”。去這種“溫泉”享受洗澡還要花錢，還不如在家洗熱水澡。
要想在地道的天然溫泉中享受一下天然溫泉的話，那不是一件容易的事情。溫泉因其再生能力較差的特點，被看做是一種寶貴的自然資源，在人們的視野裏它是存在比較多的。眾所周知，地球內部是一個龐大的地熱庫，源源不斷地向地表傳遞熱量。就大部分地區的地殼表層岩石而言，每增加100米的深度，其溫度大致上升3℃。所以說，要想得到地下水，還是有一些條件的，條件是隻要是位於幾千米深的地下水，都是可以通過加熱來變成地下熱水的，在地熱增溫幅度較高的地區，這一深度甚至隻需要幾百米。但是，熱水可不是把井打得深一點就可以抽出來的，或許有很多人都會有這樣的認識。在不同的地熱地質條件的影響下，地球用心“熬製”的結果就是每一眼天然溫泉或“人造溫泉”，都是在前者的基礎上存在的。
地球表麵的重要顯示之一就是溫泉，溫泉其實可以帶來很多地球深部的信息，人們透過溫泉可以知道地球內部物質和能量變化的情況。天然的地下熱水可以用來洗浴、療養、溫室種植和養殖、烘幹。局部供暖可以用到溫度較高的熱水，要是發電的話，就必須用到一部分地方的高溫熱水。
地球熱淚早就出現了。一般情況下，溫泉和地下熱水的分布有山區和平原盆地兩種類型，這是根據它所處的地質條件來劃分的。二者的主要補給來源均為大氣降水。平原深層地下熱水，其補給來源是大氣降水，在岩石層中完成地下循環，往往需要耗上數萬年的工夫。相反的是，山區的天然溫泉的完成過程是比較快的，大約幾十年的時間就能完成降水入滲補給、地下徑流上升湧出的過程。但現階段的溫泉開發越來越沒有節製，過度抽取地下熱水，“井噴式”的紮堆建設人工溫泉，這一人類的傑作在一定的時間內會出現天然溫泉幹涸、熱水水位大幅度持續下降、水溫降低等不好的現象。在這樣的情況下，還會有一部分地區發生地麵沉降等，這是應該注意的。
曾經還有人說，對這些地下熱水要在不同的條件下進行不同程度的開發利用。對於流量、補給量都不大的山區溫泉，采取“流出多少，開采多少，不進行任何人工改造”的辦法較為合適，針對平原地區開采量巨大的地下熱水和人工溫泉，則應該“分散開采，開開停停，並進行相應的回灌”。此外，對地熱資源的保護是需要方法的，在一些方法中最好的就是將用過的地下熱水及時回灌到地下進行再次補充。
根據前人的經驗和特點可以知道，想知道溫泉水和地下深層有什麼關係，是不是地下深層的水，可以通過四種方法來判斷。第一步，在真溫泉水裏泡較長時間的話，手指頭不會發皺；第二步，泡在真溫泉水中，身上會有細膩的感覺；第三步，真溫泉聞起來有輕微的硫化氫味，也就是說真正的溫泉有一點“臭雞蛋味”；最後一點，人在真溫泉裏泡時可以感覺到明顯的浮力。
燃冰就是天然氣水合物，因其外觀像冰一樣，並且遇到火就能燃燒，所以被稱為“可燃冰”、“固體瓦斯”或“氣冰”它是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等）下由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時組成的類冰的、非化學計量的、籠形結晶化合物（碳的電負性較大，在高壓下能吸引與之相近的氫原子形成氫鍵，構成籠狀結構）。mCH4·nH2O就是它的表示方法，m表示水合物中的氣體分子，n是水合指數，也就是我們所說的水分子數。組成天然氣的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同係物以及CO2、N2、H2S等可形成單種或多種天然氣水合物。甲烷是形成天然氣水合物的主要物質，也就是說最主要的成分。甲烷水合物就是甲烷分子含量都在99%以上的天然氣水合物。
天然氣水合物在自然界的分布是非常廣泛的，它們主要是在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境中存在。在標準的狀況下，164單位體積的甲烷氣體可以用一單位體積的氣水合物來進行分解，並且這種分解是最可行的方法，所以說它是一種重要的潛在未來資源是再合適不過的了。
天然氣水合物是在20世紀科學考察中被發現的，它是作為一種新的礦產資源存在於這個世界上的。它是水和天然氣在高壓和低溫條件下混合時產生的一種固態物質，外貌極像冰雪或固體酒精，一點火就能進行燃燒，“可燃冰”、“氣冰”、“固體瓦斯”都是它的名字，所以它在21世紀是比較具有商業開發前景的一種戰略資源。天然氣水合物是區別於其他能源的一種新型的高效能源，它的成分和人們經常所使用的天然氣相似，但更為純淨，開采時隻需將固體的“天然氣水合物”升溫減壓就可釋放出大量的甲烷氣體。天然氣水合物使用方便，燃燒值高，清潔無汙染。有資料顯示，全球天然氣水合物的儲量相當於現有天然氣、石油儲量的兩倍，所以它的開發前景也是很廣闊的，美國、日本等國均已經在各自海域發現並開采出天然氣水合物。還有人曾經推算過，現在的中國南海天然氣水合物的資源量是700億噸油當量，中國現在的陸上石油、天然氣資源量總數是它的2倍。
據了解，中國的南海北部第一次成功鑽獲天然氣水合物實物樣品“可燃冰”，讓中國成為世界上第四個通過國家級研發計劃采到水合物實物樣品的國家，其他三個國家分別是美國、日本和印度。
在2007年5月1日的淩晨，中國在南海北部第一次進行采樣成功，中國南海北部蘊藏著豐富的天然氣水合物資源是正確的，標誌著中國天然氣水合物調查研究水平已步入世界先進行列。可燃冰的學名為“天然氣水合物”，是天然氣在0℃和30個大氣壓的作用下結晶而成的“冰塊”。甲烷在“冰塊”裏大約有80%～999%的含量，它不用借助其他條件就可以點燃，燃燒後幾乎不產生任何殘渣，汙染比煤、石油、天然氣都要小得多。1立方米可燃冰可轉化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水。現在，有了這樣的預測，世界上的常規石油天然氣資源會有枯竭的一天，大概這個時間是多長時間呢？又有人算了一下，40年或50年後會一點一點枯竭。而科學家估計，海底可燃冰分布的範圍約4000萬平方千米，占海洋總麵積的10%，海底可燃冰的儲量或許在1
000年以後就會被用完，所以科學家都把它看做是“未來能源”和“21世紀能源”。
還有調查研究，到現在為止，世界上大概有30多個國家和地區參與了可燃冰的研究與調查勘探工作。可燃冰主要儲存於海底或寒冷地區的永久凍土帶，比較難以尋找和勘探。這套靈敏度極高的儀器是在最近一段時間裏研究出來的，它的靈敏度表現在能測出海底土壤、岩石中各種超微量甲烷、乙烷、丙烷和氫氣的精確含量，從這些中可以知道可燃冰資源是不是存在以及資源量等各種指標。