从20世纪60年代到本世纪初,人类发射了一系列绕月飞船,对月球大气和月球电离层进行研究。科学家发现,月球电离层主要出现在向日面。在表面几百米高度范围内,由太阳辐射导致的光致电离使得月球向日面出现密度不超过1010/m3的电离层等离子体。进一步研究表明,由于月球没有内禀磁场,月球电离层与太阳风中的行星际电场耦合在一起,时刻处在"飘动"中。电离层密度的变化与月相、当地的月表剩磁、太阳风条件、当地的月壤特性等相联系。

采用理想的二维单流体MHD方程,对太阳风通过月球时所形成的尾迹结构进行数值模拟,得到了太阳风尾迹的粒子分布及磁场分布.模拟结果表明,在月球背阳面的本影区,太阳风粒子密度急剧下降,行星际磁场增强.当行星际磁场与太阳风流动方向平行时,尾迹被拖得很长,而磁场与太阳风流动方向垂直时,尾迹较短.

太阳风注入月球表面月壤层的3He是一种可供人类使用的潜在月球资源.月壤中3He含量主要与太阳风通量、月壤成熟度以及月壤中TiO2含量等主要因素有关.根据受地球磁尾影响的太阳风通量模型,给出了月球表面太阳风通量随经纬度的分布.根据Clementine(克莱门汀)的紫外-可见光光学数据,计算了整个月球表面月壤光学成熟度(OMAT,Optical Maturity)以及月壤中TiO2含量的分布.在此基础之上,根据Apollo(阿波罗)月壤样品的测量结果,给出月壤表层3He含量与月表归一化太阳风通量、月壤光学成熟度以及TiO2含量之间的关系,并由此计算了整个月球表面月壤表层3He含量的分布.根据Apollo测量数据,以月球表面数字高程经验性构造的月壤厚度为例,给出了月球表面整个月壤层单位面积内3He含量分布,并估算了整个月球表面月壤层所蕴含的3He的总量.

对开发月球3He资源作为D-3He聚变燃料的核聚变反应堆的经济技术和可行性进行了研究。对太阳风的参数分析与月球表层土中的3He储量作了估计,对开采月球上3He的可行性及D-3He与D-T燃料的聚变能单位电价进行了比较。D-3He聚变在经济上是可行的,它比通常的D-T为燃料的聚变电站更为安全、干净、可靠。

从能量学的角度对开采月球３＿Ｈｅ资源作为Ｄ－３＿Ｈｅ聚变燃料的经济技术可行性进行了研究。拟分如下部分：太阳风的参数分析与月球表层土中的３＿Ｈｅ贮量估算；月球Ｈｅ的开采成本估算；月球白天就地真空加热抽取Ｈｅ的成本估算；月球夜晚就地低温分离同位素３＿Ｈｅ／４＿Ｈｅ的成本计算；液态３＿Ｈｅ从月球运回地球的成本估算；以月球运回的３＿Ｈｅ作为Ｄ－３＿Ｈｅ聚变燃料的能量偿还比计算。最后与地球上开采２３５＿Ｕ和煤发电的能量偿还比对照，给出Ｄ－３＿Ｈｅ与Ｄ－Ｔ燃料聚变能单位电价的比较。