Компания из США Interlune привлекла дополнительные инвестиции в размере 15 млн долларов и намерена начать добычу гелия-3 на Луне.
Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна
Израиль в рамках проекта «Берешит-2» запустит в 2024 году к Луне три космических аппарата: два из них спустятся на поверхность один будет работать на орбите. Объединенные Арабские Эмираты в прошлом году запустили мини-луноход Рашид вес всего 10 килограмм. Посадка намечена на апрель 2023 года. Миссия второго арабского лунохода назначена на 2026 год.
А что это вы там делаете? Что так привлекает сверхдержавы на нашем спутнике? Луна - ворота в дальний космос Наша планета это глубокий гравитационный колодец.
Чтобы преодолеть притяжение Земли необходимо огромное количество энергии. Что представляет из себя современная одноразовая ракета? На старте это огромная бочка весом 100 тысяч тонн, которая на 90 процентов заполнена горючим.
До Луны долетает конструкция, которая весит 50 тонн, а на Землю возвращается обгоревшая 3-тонная скорлупка с экипажем. В общем, получается крайне неэкономно. Поэтому пилотируемый полет на Марс возможен сейчас только в один конец.
Сила притяжения здесь в 6 раз меньше, поэтому для полета даже ракеты не нужны. Вы можете запускать космические аппараты не вертикально вверх, а параллельно поверхности: поставить корабль на тележку и разогнать по рельсам с помощью электродвигателя. Такая схема в сотни раз удешевляет космические полета и делает доступными Марс и Венеру.
Понятно, что, кроме доставки комбайнов на Луну, там придется возвести хранилища, обитаемую базу для обслуживания всего комплекса оборудования , космодром и многое другое. Считается, тем не менее, что высокие затраты на создание развитой инфраструктуры на Луне окупятся сторицей в плане того, что грядет глобальный энергетический кризис, когда от традиционных видов энергоносителей уголь, нефть, природный газ придется отказаться. Главная технологическая проблема На пути к созданию энергетики на основе гелия-3 есть одна немаловажная проблема.
Дело в том, что реакцию дейтерий-гелий-3 осуществить гораздо сложнее, чем реакцию дейтерий-тритий. В первую очередь, необычайно трудно поджечь смесь этих изотопов. Расчетная температура, при которой пойдет термоядерная реакция в дейтерий-тритиевой смеси, — 100-200 миллионов градусов.
При использовании гелия-3 требуемая температура на два порядка выше. Фактически мы должны зажечь на Земле маленькое солнце. Однако история развития ядерной энергетики последние полвека демонстрирует увеличение генерируемых температур на порядок в течение 10 лет.
В 1990 году на европейском токамаке JET уже жгли гелий-3, при этом полученная мощность составила 140 кВт. Примерно тогда же на американском токамаке TFTR была достигнута температура, необходимая для начала реакции в дейтерий-гелиевой смеси. Впрочем, зажечь смесь еще полдела.
Минус термоядерной энергетики — сложность получения практической отдачи, ведь рабочим телом является нагретая до многих миллионов градусов плазма, которую приходится удерживать в магнитном поле. Эксперименты по приручению плазмы проводятся уже многие десятилетия, но лишь в конце июня прошлого года в Москве представителями ряда стран было подписано соглашение о строительстве на юге Франции в городе Кадараш Международного экспериментального термоядерного реактора ITER — прототипа практической термоядерной электростанции. В качестве топлива ITER будет использовать дейтерий с тритием.
Читайте также: Рассекреченные документы раскрывают проект «Горизонт»: лунный форпост армии США Термоядерный реактор на гелии-3 будет конструктивно сложнее, чем ITER, и пока его нет даже в проектах. И хотя специалисты надеются, что прототип реактора на гелии-3 появится в ближайшие 20-30 лет, пока эта технология остается чистейшей фантастикой. Вопрос добычи гелия-3 анализировался экспертами в ходе слушаний по вопросам будущего исследования и освоения Луны, состоявшихся в апреле 2004 года в Подкомитете по космосу и аэронавтике комитета по науке палаты депутатов Конгресса США.
Их вывод был однозначен: даже в отдаленном будущем добыча гелия-3 на Луне совершенно невыгодна. Как отметил Джон Логсдон, директор Института космической политики из Вашингтона: «Космическое сообщество США не рассматривает добычу гелия-3 в качестве серьезного предлога для возвращения на Луну.
Доставку гелия-3 на Землю предполагается начать в 2030 году.
По данным издания ArsTechnica, в верхних слоях лунной поверхности содержится примерно 1 млн тонн гелия-3, тогда как производство одного грамма этого ресурса может потребовать переработки сотен тонн реголита. Гелий-3 может применяться в сверхпроводящих квантовых компьютерах, медицинских исследованиях и термоядерных реакторах.
Затем полученный элемент будут отправлять на Землю для целевого использования. Считается, что гелий-3 практически не имеет недостатков в качестве источника топлива. Элемент не является радиоактивным, что делает его идеальным топливом для чистой термоядерной энергетики. Даже небольшое количество этого элемента позволяет получить огромное количество энергии из реакции синтеза — 0,02 грамма гелия-3 содержит количество энергии, равное одному баррелю нефти. По оценкам газеты Mail Online, всего 40 тонн гелия-3 обеспечат Соединенные Штаты энергией на целый год.
Вы точно человек?
Несколько новых соединений в рамках программы «Луна» в 1958-1976 годы были обнаружены советскими учеными. В 1970-е годы американские специалисты нашли в собранном астронавтами «Аполлона-11» грунте три минерала: пироксферроит, транквиллитит и армолколит. Сначала они считались новыми для науки, но потом у них были найдены земные аналоги. Фотография лунной поверхности 1969 года с восходящей из-за горизонта Землей. Изотоп гелий-3 на Луне Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. О том, что он в некотором количестве имеется на Луне, ученые знали и раньше, однако китайские исследователи доказали, что его очень много. Это очень важное для науки открытие, потому что гелий-3 является кандидатом на роль топлива для ядерного синтеза.
Ученые считают, что ни изотоп, ни его остаточные продукты не являются радиоактивными — если использовать его в реакторах, не нужно будет думать, как безопаснее утилизировать отходы. Кажется, в будущем на Луне будут добывать много гелия-3 У гелия-3 есть плюсы, но не стоит считать его идеальным. Первый минус этого изотопа заключает в том, что заправленный им термоядерный реактор должен работать при очень высоких температурах. Второй минус заключается в том, что гелий-3 очень редкий изотоп.
Он образовался во время Большого взрыва и был распределён по всей Солнечной системе. На Земле этого изотопа очень мало, так как большая часть его улетучилась в космос. Некоторое количество гелия-3 было захвачено ядром Земли. В настоящее время гелий-3 не добывается из природных источников, а создаётся при распаде искусственно полученного трития.
Изотоп в основном используют в лабораториях, им наполняют детекторы ионизирующего излучения.
Элемент, из которого получают этот изотоп, образуется в результате солнечной реакции и присутствует почти повсюду в космосе. Однако Земля обладает лишь крошечным количеством этого элемента, что делает ее редкой находкой. Поэтому компания Interlune планирует изменить ситуацию, задействовав лунные ресурсы. Однако такой подход вызывает ряд вопросов. Во-первых, научное сообщество интересуется, как стартап собирается добывать полезный газ из лунного реголита — абразивного, каменистого и загрязненного материала, находящегося на поверхности Луны. Во-вторых, как Interlune собирается отправлять гелий-3 на Землю? И наконец, если компания добьется успеха, есть ли уверенность в том, что у нее будет большой и устойчивый рынок для поддержки ее бизнеса?
Однако в этом вопросе Мейерсон настроен оптимистично. По его словам, хотя НАСА вложило десятки миллиардов долларов в программу "Артемида" программа, целью которой является возвращение людей на Луну , он убежден, что пришло время воспользоваться этими средствами передвижения и другими ресурсами для создания лунной горнодобывающей компании. По его словам, "есть клиенты, которые уже сегодня хотят их купить". Масштабный проект, который кажется прибыльным Гелий-3 способен обеспечить неограниченный запас энергии. Один литр оценивается в несколько тысяч долларов.
Вместе с тем, в США уже подсчитали, что имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией, как минимум, на пять тысяч лет вперед", — сказал Шевченко. Но при этом 25 тонн — а это всего 25 миллиардов долларов, что не так уж много в масштабах государств нашей планеты — хватит для обеспечения энергией землян в течение года. В настоящее время в год только США тратит на энергоносители примерно 40 миллиардов долларов. Выгода очевидна", — отметил Шевченко.
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
Гелий-3 заносился на Луну солнечным ветром миллиарды лет и считается самым перспективным источником дешевой энергии благодаря способности вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. В лунном реголите гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром. Причем на Луне гелий-3 находится лишь в поверхностном слое и имеет солнечное происхождение, а Луна играет роль ловушки для солнечного ветра. Высказанная среди прочих предложений задача создания обитаемой станции на Луне отчасти основывается на заманчивой идее использовать уникальные лунные запасы гелия-3 для получения энергии на Земле. Основанная в 2022 году в США компания Interlune планирует заняться добычей изотопа гелий-3 на поверхности Луны с целью транспортировки на Землю и последующей продажи на коммерческих условиях.
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
Interlune стремится выкапывать огромные количества лунного грунта или реголита , обрабатывать его и извлекать гелий-3, который затем будет отправлять обратно на Землю. Наряду со своим запатентованным лунным комбайном, Interlune планирует миссию роботизированного посадочного модуля для оценки концентрации гелия-3 в выбранном месте на поверхности. Больше статей на Shazoo.
Ядро гелия-3 состоит из двух протонов и одного нейтрона, в отличие от более тяжёлого стабильного изотопа — гелия-4, имеющего в составе два протона и два нейтрона индексы изотопам дали как раз по количеству элементарных частиц. В 1939 году Луис Альварес и Роберт Корног смогли экспериментально подтвердить существование гелия-3. Однако это открытие не вызвало у учёных особого энтузиазма. Всё изменилось с 1969 года, когда «Аполлон-11» доставил на Землю первые образцы лунного грунта. Оказалось, что лунный реголит относительно богат на гелий-3. Учёные взялись за детальное исследование возможностей данного изотопа гелия. Что такое ядерный синтез Для человечества в современном его виде добыча энергии является основополагающим фактором для комфортного существования.
Из химических процессов наиболее эффективной в качестве получения энергии является реакция взаимодействия с кислородом — горение, которая сегодня служит основным источником энергии на электростанциях, транспорте и в быту. Ядерные реакции в этом смысле подобны химическим, только энергия связи протонов и нейтронов в ядре значительно больше, чем та, что связывает атомы в молекулы. Поэтому одна тонна ядерного топлива может легко заменить миллионы тонн нефти. Но для выделения из него энергии нужно приложить немало сил нагреть его до сотен миллионов градусов, чтобы запустить термоядерную реакцию. В природе подобные процессы происходят в недрах звёзд. Люди подобную реакцию могут повторить пока только в военных целях водородная бомба. Чтобы удержать такую энергию в каком-нибудь месте и использовать в своих целях, нужны более сложные технологии. Одним из теоретических вариантов являются термоядерные реакторы токамаки , в которых изначально планировалось синтезировать гелий из дейтерий-тритиевой смеси.
Стартап Interlune собирается добывать гелий-3 на Луне Георгий Голованов23 марта, 13:35 Георгий Голованов23 марта, 13:35 Хотя гелий-3 стали использовать в ряде новых отраслей, например, в квантовых вычислениях и термоядерных реакторах, на Земле его запасы скудны.
Однако ценность его, похоже, столь высока, что частные компании готовы отправиться на Луну добывать этот редкий изотоп гелия. Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3. Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу Когда два фотона соединяются с одним нейтроном и двумя электронами в процессе термоядерного синтеза в центре Солнца, это сочетание порождает высокоэнергетические частицы гелия-3. Затем солнечный ветер разносит эти частицы к разным планетам.
Это очень романтично. Вместе с тем прагматики понимают, что перспектива освоения Луны возрастает с каждым годом. Действительно, какие полезные ископаемые есть на Луне?
Какова вообще ценность и цена Луны?
Один из стартапов планирует добычу гелия-3 на Луне
До некоторых пор эти факты представляли чисто теоретический интерес. В практической плоскости о гелии-3 заговорили, когда стало ясно, что нефть закончится в ближайшие десятилетия. Угля и газа хватит чуть подольше, но тоже не надолго. Очевидно, что единственный способ решения энергетической проблемы — это использование энергии атомного ядра. Однако и запасы урана тоже не бесконечны… Поэтому уже полвека неизменно популярна идея использования термоядерного синтеза. В термоядерных реакциях, происходящих на Солнце, четыре атома легкого изотопа водорода соединяются в один атом гелия с выделением энергии. Именно это низкое сечение реакции обеспечивает устойчивость Солнца — иначе на нем шла бы не устойчивая термоядерная реакция, а термоядерный взрыв. Для термоядерных реакций, производимых на Земле, нужен "тяжелый водород" - дейтерий. Однако, кроме дейтерия, для термоядерной реакции нужен второй компонент, атом которого должен быть в 3 раза тяжелее водорода. Это может быть либо "сверхтяжелый водород", который называется тритий, либо тот самый гелий-3.
Тритий на Земле не существует, кроме того, он очень сильно радиоактивен и неустойчив. Именно такая реакция рассматривается как основная в планируемых проектах, в частности, в создаваемом международном проекте ИТЭР. Однако недостатком такой реакции является, во-первых, необходимость для нее сильно радиоактивного трития, а, во-вторых, то, что в ходе такой реакции возникает сильное нейтронное излучение. Поэтому в последнее время создаются проекты «безнейтронной» термоядерной реакции, топливом для которой служит гелий-3 — легкий изотоп гелия. Преимущество реакций на гелии-3 по сравнению с дейтериево-тритиевой реакцией в том, что, во-первых, для нее не требуется радиоактивных изотопов в качестве топлива, а, во-вторых, получаемая энергия уносится не с нейтронами, а с протонами, из которых извлечь энергию будет легче. Единственная проблема — практическое отсутствие гелия-3 на Земле. Но, как сказано выше, гелий-3 есть в лунном грунте. Поэтому для того, чтобы иметь источники энергии после того, как подойдет к концу ископаемые виды топлива, космические агентства разных стран разрабатывают планы строительства базы на Луне, которая будет перерабатывать лунный грунт который называется реголит , добывать из него гелий-3 и в сжиженном виде доставлять его на термоядерные электростанции на Земле. Одной тонны гелия-3 хватит, чтобы обеспечить энергетические потребности всего человечества на несколько лет, что окупит все затраты на создание лунной базы.
Буш уже поставил задачу: создать американскую лунную базу в 2015-2020 годах. А что же сегодня предпринимается в России? Приведем подборку сообщений информационных агентств "Россия может возобновить лунную программу в течение нескольких лет 15 января 2004 г. По словам Моисеева, "со стороны ученых поступает много инициатив по организации экспедиций на Луну и Марс, однако пока неизвестно, какая из них будет включена в федеральную программу". Лунную программу Россия может реанимировать в течение нескольких лет, считает первый заместитель генерального директора Научно-производственного объединения им. Лавочкина Роальд Кремнев. По его словам, в настоящее время на предприятии, где был создан легендарный "Луноход", "есть серьезный задел по лунным автоматам". Создание и запуск такого аппарата, по оценке Кремнева, обойдется в 600 млн рублей. Лунные источники энергии могут спасти Землю от глобального энергетического кризиса, считает член бюро Совета по космосу РАН, академик Эрик Галимов.
Добытый на Луне и доставленный на Землю тритий может быть использован для термоядерного синтеза, утверждает ученый.
В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены Алексей Алексеевич Абрикосов, Виталий Лазаревич Гинзбург и Энтони Леггет, в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3. Использование Счётчики нейтронов Газовые счётчики, наполненные гелием-3, используются для детектирования нейтронов. Это наиболее распространённый метод измерения нейтронного потока. Заряженные продукты реакции — тритон и протон — регистрируются газовым счётчиком, работающим в режиме пропорционального счётчика или счётчика Гейгера-Мюллера. К этим преимуществам относятся: Дополнен 12 лет назад 1. В десятки раз более низкий поток нейтронов из зоны реакции, что резко уменьшает наведённую радиоактивность и деградацию конструкционных материалов реактора; 2. Получаемые протоны, в отличие от нейтронов, легко улавливаются и могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, например, в МГД-генераторе; 3.
Исходные материалы для синтеза неактивны и их хранение не требует особых мер предосторожности; 4. При аварии реактора с разгерметизацией активной зоны радиоактивность выброса близка к нулю. К недостаткам гелий-дейтериевой реакции следует отнести значительно более высокий температурный порог. Необходимо достигнуть температуры приблизительно в миллиард градусов, чтобы она могла начаться.
Добыча природных ресурсов — составная часть лунной программы «Артемида».
В 2015 году в США был принят закон, поощряющий американские компании вести добычу ресурсов на внеземных объектах, включая воду и минералы. Другими словами, граждане Соединенных Штатов получили право оставить себе все, что привезли из космоса, если это не живое существо. Россия и Китай рассматривают возможность запустить на Луне ядерную энергоустановку в 2033—2035 годах. Она обеспечит энергией будущую лунную станцию. Глава « Роскосмоса » Юрий Борисов считает, что все технологии и ресурсы для реализации проекта уже есть.
Причем на Луне гелий-3 находится лишь в поверхностном слое и имеет солнечное происхождение, а Луна играет роль ловушки для солнечного ветра. И хотя, наверное, все планеты солнечной системы содержат радиогенный образовавшийся при альфа распаде гелий-4, но только планеты-гиганты обладают значимыми запасами реликтового гелия-3 из космоса. И вероятно лишь тела без сильного магнитного поля могут стать ловушками солнечного ветра. Таким образом, выбор стоит между получением солнечного или реликтового изотопов гелия-3.
Однако то, что планеты гиганты способны удержать реликтовый гелий, делает задачу его добычи там проблематичной из-за высоких космических скоростей, к тому же очень велико еще и расстояние от них до Земли.
СМИ: Китай работает над программой добычи гелия-3 на Луне
| Один из стартапов планирует добычу гелия-3 на Луне | найти ему применение. |
| Китай проанализировал количество гелия-3 на Луне | Гелий-3 заносился на Луну солнечным ветром миллиарды лет и считается самым перспективным источником дешевой энергии благодаря способности вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. |
Российские учёные изучили запасы изотопов гелия в месторождениях на Луне
- ПРОЕКТ "ЛУНА - ГЕЛИЙ-3"
- Китай находит гелий-3 на Луне: начинается великая гонка
- Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах? | Аргументы и Факты
- Китай будет добывать гелий-3 на Луне
- Энергетика на Гелие-3
Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
Высказанная среди прочих предложений задача создания обитаемой станции на Луне отчасти основывается на заманчивой идее использовать уникальные лунные запасы гелия-3 для получения энергии на Земле. Профессор Индийской организации космических исследований (ISRO) Сиватхан Пиллаи заявил агентству IANS о намерении Индии начать добычу гелия-3 на Луне к 2030 году. При этом изотоп гелий-3 на Земле практически отсутствует, а на Луне его запасы смогли сформироваться из-за того, что лунная поверхность подвергается постоянному воздействию солнечного ветра. Этот гелий-3 только на Луне, на Земле его нет. Поэтому они в перспективе планируют создание станций или налаживание его добычи с доставкой на Землю. В реголите Луны содержатся повышенные концентрации изотопа гелия-3. Кроме ценного гелия-3, на Луне за последние годы был обнаружен кислород, водород и значительные запасы воды в виде льда.
Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна
«Индия может создать производство на Луне для разработки огромных запасов ценного сырья — гелия-3 — и доставки его на Землю. На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом. Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов. По словам ученых, гелий накопился в лунном грунте благодаря постоянному воздействию солнечного ветра — потока ионизированных частиц, сообщает RT.