Согласно э.в. википедии на Луне запасы указанного изотопа восполняются за счёт облучения солнечным ветром, который земная атмосфера не пропускает, поэтому на Земле его гораздо меньше. Американский стартап Interlune предложил первый в своем роде проект по коммерческой добыче вещества под названием гелий-3 на Луне и отправке его на Землю.
СМИ: Китай работает над программой добычи гелия-3 на Луне
По словам ученых, в реакции синтеза с использованием тонны гелия-3 и 0,67 тонны дейтерия будет высвобождаться столько же энергии, как при сгорании 15 миллионов тонн нефти. При этом эксперты отмечают, что ни гелий-3, ни продукты его распада не будут радиоактивны и не станут такой огромной проблемой при утилизации, как современное ядерное топливо. Однако стоимость добычи этого источника энергии на Луне будет очень высокой. Для добычи каждого грамма гелия-3 потребуется перерабатывать 150 тонн реголита. Это не говоря про транспортировку изотопа на Землю.
В NASA 30 лет назад описали концепт лунной фермы, способной прокормить 50 человек. Но ее площадь — один гектар. Это не картофельная плантация Марка Уотни. Еще предстоит научиться использовать местные материалы для постройки жилищ.
Но не исключено, что их придется бурить в грунте кратеров или обустроиться в лавовых трубках — к примеру, из-за отсутствия атмосферы здесь очень жарко на солнце и жутко холодно в тени. И придется бороться с радиацией: только в фильмах можно бродить днями на другой планете под палящим Солнцем, а также бомбардировкой метеоритами. Для защиты сойдет реголит, а несколько лет назад компания TeamIndus предложила для защиты электромагнитный щит впрочем, с тех пор от индийского стартапа ничего не слышно. Существуют концепты и надувных модулей еще в 1954 году идею озвучил фантаст Артур Кларк. Проект носит название Moon Village. Его участники описывают базу, состоящую из надувных блоков, в которых разместятся рабочие зоны, жилье, лаборатории, производство и так далее. Модули предлагают защитить панцирями, созданными роботами по принципу 3D-печати как раз из лунной породы. Тем не менее специалисты лелеют концепцию получения всего необходимого именно in situ лат.
А еще остаются воздух и энергия для обеспечения жизни колоний и отправки кораблей. Добыча и использование лунного гелия-3 еще долго будут фантастикой, а из-за длинных ночей солнечные батареи придется размещать в строго отведенных местах небесного тела.
То есть никакого создания прибавочной стоимости не произойдёт и «оплачивать счета» в конечном итоге будет NASA.
Эта «лунная лихорадка» во многом похожа на золотую лихорадку в Калифорнии, но без золота. Сбор гелия-3 может изменить эту ситуацию, извлекая выгоду из ресурсов на Луне. Для добычи гелия-3 придётся решить немало технических задач.
Необходимо разработать способ извлечения газа из лунного реголита — абразивного, каменистого и похожего на грязь материала с поверхности Луны. Затем гелий-3 нужно отправить на Землю, что на данный момент нереализуемо. Наконец, потребуется организовать большой и устойчивый рынок сбыта добытого изотопа на Земле.
NASA инвестирует десятки миллиардов долларов в программу «Артемида» по высадке людей на Луну, Мейерсон хочет использовать эти транспортные, энергетические и другие ресурсы, чтобы основать горнодобывающую компанию на Луне. Гелий-3 — стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном.
Затем солнечный ветер разносит эти частицы к разным планетам. Когда они достигают Земли, большая их часть не может проникнуть сквозь магнитосферу.
Однако на Луне атмосферы и магнитного щита нет, так что на ее поверхность постоянно падает множество высокоэнергетических частиц. По предварительным оценкам, на Луне около 1,2 млн тонн гелия-3. Этот редкий изотоп способен обеспечить потребность в чистой энергии и заложить основу многомиллиардной промышленности. В недавнем пресс-релизе стартап Interlune заявляет , что обладает технологией, позволяющей добывать гелий-3 эффективно и бережно.
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
«Индия может создать производство на Луне для разработки огромных запасов ценного сырья — гелия-3 — и доставки его на Землю. Нельзя не упомянуть, что затраты на строительство добывающей гелий-3 шахты на Луне будут поистине астрономическими. Гелий-3 есть и на Земле, но в крайне незначительных количествах. Добыча гелия-3 на Луне может стать решающим фактором в развитии термоядерной энергетики. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма.
Российские ученые обнаружили на Луне почти 1,5 млн тонн гелия-3, которого нет на Земле
Образец лунного грунта Gettyimages. По словам учёных, наиболее богатые месторождения гелия расположены в двух районах Луны — в Море Спокойствия и в Океане Бурь. Запасы изотопов гелия-3 в крупных лунных месторождениях авторы работы оценивают в 210 тыс. При этом общие запасы гелия-3 на Луне составляют около 1,3 млн т, а гелия-4 — 3,6 млрд т. Также по теме «Некоторые страны уже начали конкурировать»: российский геохимик — о разведке и добыче ископаемых на Луне Разработка технологий добычи полезных ископаемых на Луне и их хранения — это главная задача, которую предстоит решить учёным. Если эти... Чтобы составить карту месторождений гелия на Луне, учёные исследовали образцы лунного грунта, доставленные на Землю советскими лунными автоматическими станциями и пилотируемыми миссиями «Аполлон», а также применили данные спектрального анализа поверхности Луны.
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.
На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем Учёные верят, что ядерный синтез — будущее мировой энергетики, а гелий-3 обладает слишком интересными характеристиками Статьи Существование гелия-3 было предсказано ещё в 1934 году австралийским учёным Марком Олифантом. Это один из двух стабильных изотопов гелия. 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. Подписывайтесь на наш Телеграм 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.
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.
Энергетика на Гелие-3
Согласно теории, гелий-3 можно использовать в качестве компонента ядерного топлива, способного обеспечить энергией всю планету на долгие-долгие годы вперед. Что касается доставки гелия-3 на Землю, то в этом могут помочь SpaceX или Blue Origin, которую ранее возглавлял Мейерсон. найти ему применение.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
Как ранее писал Лайф, в течение ближайших пяти лет на Луну собираются отправить три аппарата. Один из них — "Луна-25" — займётся поисками водяного льда на южном полюсе, ещё один — "Луна-27" — возьмёт пробы грунта. Стоит отметить, что ещё в 2006 году в ракетно-космической корпорации "Энергия" говорили, что главной целью России на Луне будет разработка гелия-3.
В таком случае первая установка по извлечению гелия-3 должна начать работу в 2028 году. Гелий-3 — это стабильный изотоп гелия, использование которого может пригодиться для квантовых вычислений и развития термоядерной энергетики. Использовать его также могут в качестве топлива. На Земле гелий-3 — большая редкость, в то время как на Луне его запасы исследователи оценивают почти в 1,5 млн тонн.
Interlune прогнозирует значительный рост спроса на гелий-3 в ближайшие годы. По данным компании, к 2040 году ежегодный спрос на него составит 4000 кг по сравнению с текущими 5 кг. При этом план компании достаточно дорогостоящий и осуществить его не получится в одиночку.
Некоторая часть гелия-3 возникает при распаде трития, в реакциях скалывания на литии под действием альфа-частиц и космических лучей , а также поступает из солнечного ветра. На Солнце и в атмосферах планет-гигантов первичного гелия-3 значительно больше, чем в атмосфере Земли. В лунном реголите гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром. Физические свойства Атомная масса гелия-3 равна 3,016 у гелия-4 она равна 4,0026, ввиду чего их физические свойства весьма отличаются. Гелий-3 кипит при 3,19 К гелий-4 — при 4,23 К , его критическая точка равна 3,35 К у гелия-4 — 5,19 К.
Дополнен 12 лет назад Жидкий гелий-3 Квантовая жидкость, существенно отличающаяся по свойствам от жидкого гелия-4. Жидкий гелий-3 удалось получить только в 1948 году. В 1972 году в жидком гелии-3 был обнаружен фазовый переход в сверхтекучее состояние при температурах ниже 2,6 мК и при давлении 34 атм. Ранее считалось, что сверхтекучесть, как и сверхпроводимость — явления, характерные для бозе-конденсата, то есть кооперативные явления в среде с целочисленным спином объектов. За открытие сверхтекучести гелия-3 в 1996 г. 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.
Поэтому тратить огромные деньги на то, чтобы разрабатывать гелий-3 на Луне, сейчас бессмысленно. Особенно при тех космических технологиях, которые у нас есть». Фото: NASA По решению Международной авиационной федерации ФАИ 12 апреля — день, когда в 1961 году человек, преодолев притяжение Земли, впервые взлетел в космическое пространство, отмечается как Всемирный день авиации и космонавтики. Это эпохальное событие пробудило в те времена небывалое воодушевление у жителей Земли, породив грандиозные надежды на предстоящее вскоре освоение космоса, ближайших планет, а затем и всей Вселенной, с обретением новых невообразимых возможностей и знаний. Но мало кто сейчас помнит, что за два года до триумфального полета Юрия Гагарина, 12 сентября 1959 года, первой достигла Луны советская автоматическая станция «Луна-2», а следом, 4 октября 1959-го, стартовала «Луна-3», которая 7 октября произвела облет Луны, передав на Землю снимки ее обратной стороны. Все это раззадорило американцев, которые десятилетие спустя, в 1969 году, первыми ступили на поверхность Луны. Но через пару десятилетий рассвет космической эры сменился закатом с постепенным забвением былых надежд. И вот теперь забрезжил новый рассвет. По его мнению, Луна интересна прежде всего интенсивным развитием космических технологий, которые в последние десятилетия очень сильно затормозились. Новые ракеты, которые делают американцы, якобы частные, коммерческие, похоже, очень низкого качества, их запуски постоянно отодвигаются. Они плохо летают. Так что сейчас мы видим шаг назад в развитии космической техники, и в этом плане лунная программа могла бы, конечно, подхлестнуть такое развитие», — говорит Дмитриев. Но тут нужно четко понимать: без создания могучей околоземной орбитальной космической станции с большим количеством состыковочных и расстыковочных узлов и манипуляторов, с возможностью собирать космический аппарат на орбите Земли — без этого шаг в сторону Луны, как еще Циолковский говорил, бессмыслен. Летать с Земли на Луну очень дорого, в то время как с околоземной орбиты, преодолев первые 8 км в секунду, летать гораздо проще. Не потребуется тащить этот огромный разгонный блок, а будет запускаться только модуль, который должен долететь до Луны, сесть, затем улететь и вернуться на околоземную орбитальную станцию. Для таких перелетов потребуются скорости менее 3 км в секунду. Это на порядки дешевле. При этом он отметил, что американцы, вовсю пропагандируя использование гелия-3, сами не торопятся эту идею воплощать в жизнь, сосредоточив вместо этого все усилия на разработке реакторов нового типа с низким выходом нейтронов, где энергия выделяется с участием, например, лития или бора.
На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле»
| На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле» | Извлекать гелий-3 из недр Луны российский ученый предлагает с помощью своеобразных "лунных бульдозеров", которые после нагрева грунта будут сгребать изотоп с поверхности. |
| Энергетика на Гелие-3 | Добыча гелия-3 на Луне имеет пару серьезных проблем, решением которых и занимаются ученые. |
| Колонизация Луны и добыча там гелия-3? Пока это фантастика из далекого будущего | Гелий-3 — это газ, который потенциально может быть использован в качестве топлива для будущих термоядерных электростанций, но крайне редко встречается на Земле, хотя в изобилии существует на Луне. |
На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле»
| Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах? | Аргументы и Факты | Сторонники добычи гелия на Луне заняли ключевые посты в консультативном совете НАСА. |
| Гелий-3 — Википедия | Запасы гелия-3 на Луне исследователи оценили в около 1,3 млн тонн. |
| Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия | Сообщается, что из образцов ученые смогли узнать, в какой концентрации в грунте Луны содержится гелий-3. |
| Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3 | «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он. |
Космонавтика
Основной способ добычи гелия-3 сегодня — это ожидание распада трития в ядерных боеголовках, а затем извлечение изотопа из них в очень скромных количествах. Поэтому замечательная находка дарит человечеству прекрасный шанс начать плодотворную добычу ресурсов на Луне. Тем более, по последним подсчётам, поверхность спутника содержит до 1 миллиона метрических тонн гелия-3. Учёные передают контейнер с лунными образцами, полученными зондом «Чанъэ-5». Кроме того, из 150 тонн реголита получится собрать всего один грамм этого ценного изотопа.
По словам одного из основателей стартапа и бывшего президента Blue Origin Роба Мейерсона, для этого при поддержке НАСА планируется использовать специальный комбайн, который будет доставлен на Луну к 2028 году и запущен в эксплуатацию к 2030 году. Добытый на Луне гелий-3 предполагается использовать для проведения квантовых вычислений, медицинской визуализации, а также, возможно, в качестве топлива для термоядерных реакторов. Гелий-3 «доставляет» на Луну солнечный ветер, где он складируется в почве — лунном реголите.
Но тут нужно четко понимать: без создания могучей околоземной орбитальной космической станции с большим количеством состыковочных и расстыковочных узлов и манипуляторов, с возможностью собирать космический аппарат на орбите Земли — без этого шаг в сторону Луны, как еще Циолковский говорил, бессмыслен. Летать с Земли на Луну очень дорого, в то время как с околоземной орбиты, преодолев первые 8 км в секунду, летать гораздо проще. Не потребуется тащить этот огромный разгонный блок, а будет запускаться только модуль, который должен долететь до Луны, сесть, затем улететь и вернуться на околоземную орбитальную станцию. Для таких перелетов потребуются скорости менее 3 км в секунду. Это на порядки дешевле. При этом он отметил, что американцы, вовсю пропагандируя использование гелия-3, сами не торопятся эту идею воплощать в жизнь, сосредоточив вместо этого все усилия на разработке реакторов нового типа с низким выходом нейтронов, где энергия выделяется с участием, например, лития или бора. С учетом обилия этих элементов на Земле, затея гораздо проще, выгоднее и дешевле. Профессор также обратил внимание на то, что для добычи тонны гелия-3 потребуется переработать 10 млн тонн лунной породы. Насколько это реально? В наше время это просто нереально. А вся шумиха, поднятая вокруг гелия-3, скорее всего, просто «разводка», чтобы пустить в глаза правительств пыль и получить денег на финансирование лунных программ. Перспективы Так зачем на самом деле нужна эта программа? В принципе, Луна — это самое лучшее место для размещения всевозможной техники, то бишь могучих телескопов для наблюдения за Землей, ведь Луна постоянно повернута к Земле одной стороной и у нее нет атмосферы. И если там поставить большой телескоп, то можно иметь своего рода шпионский объект. И не только шпионский — можно проводить мониторинг поверхности Земли с очень высокой эффективностью, — отмечает Алексей Дмитриев. Сбивать ими либо другие спутники, либо бить ими по Земле. В этом смысле Луна, конечно, привлекательна для ВПК. Для народно-хозяйственной деятельности на сегодняшний день она, конечно, малоперспективна».
Европейцы создают свою транспортную систему - АTV, первый полет запланирован на этот год. Японцы делают НTV, она заработает с 2009 года. США начали проект "Орион" - по замене шаттла, а в России решения по созданию новой системы пока не приняты. Если "Клипер" будет одобрен, это позволит уже с 2015 года значительно снизить затраты на обслуживание МКС. К тому же "Клипер" - это способ наладить постоянное сообщение между околоземной и окололунной станциями. Корабль с крыльями будет доставлять людей с Земли на МКС, а другая его модификация - без крыльев - летать к Луне. Флот из пяти кораблей нами оценен в два миллиарда долларов. Для сравнения: США собираются потратить на разработку нового корабля до 8 миллиардов долларов. Если бы мы создавали систему с нуля, как американцы, потратили бы столько же. На каком этапе мы могли бы пойти на сотрудничество с другими странами в осуществлении лунного проекта? На всех этапах. Сначала полеты и исследования с наименьшими техническими рисками. А потом создание промышленных объектов. Нужна постоянно действующая транспортная система на многоразовой основе. Строительство заводов и иных промышленных объектов на поверхности Луны также может осуществляться в рамках международного сотрудничества. Правильно ли я поняла, что транспортная система - это не только "Клипер"? Мы спроектировали еще и многоразовый разгонный блок, который будет дозаправляться и летать между околоземной и окололунной станциями. Плюс транспорт для доставки тяжелых грузов. А вот тяжелые грузы - иная задача, здесь надо экономить топливо. Но в этом случае необязательно, чтобы корабль летел быстро. Мы разработали транспортное средство на электрореактивной тяге. Этот буксир обладает малой тягой, но высоким удельным импульсом. Лететь к Луне он будет около года, но если отправлять такие "танкеры" регулярно, то сообщение с Луной станет экономически эффективным. Осталось последнее: разработать окололунную станцию и лунный взлетно-посадочный модуль. Мы даже предложили ее Роскосмосу. Создание постоянно действующей транспортной системы при наличии финансирования смогли бы осуществить до 2020 года. Если до 2015 года мы создадим флот кораблей "Клипер", то до 2020-го - лунную транспортную систему. А схема добычи гелия-3 тоже есть? Это не наш профиль, но технология существует. Собственно, на Луне предполагается делать то же, что и на Земле. Отобрать грунт реголит , нагреть, сепарировать, обогатить и довести до сжиженного состояния.
На Луне обнаружили новый минерал: почему это важно для энергетики
РКК «Энергия» планирует промышленное освоение Луны для добычи экологически чистого топлива гелий-3, которого нет 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. На Луне концентрация гораздо выше, минимальная оценка запасов превышает 500 тысяч тонн. Образование гелия-3: гелий формируется на Солнце, космическое излучение превращает гелий в гелий-3, атмосфера Земли и ее магнитное поле отбрасывают гелий-3, гелий-3 концентрируется на Луне.
Индийские эксперты заявили о создании базы на Луне через 10 лет
| Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне | Причем на Луне гелий-3 находится лишь в поверхностном слое и имеет солнечное происхождение, а Луна играет роль ловушки для солнечного ветра. |
| Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне | На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. |
| Добыча гелия-3. Реликтового vs солнечного происхождения. | Гелий-3: Как Луна могла бы решить все энергетические проблемы Земли. |
| Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне | В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. |
| » Сокровище Луны – гелий-3 | Содержание Гелия 3 на Луне в 10 тысяч раз выше, чем на Земле. |
Луна и грош, или история гелиевой энергетики
Также гелий-3 используют для достижения сверхнизких температур. Откачкой паров гелия-4 под вакуумом можно получить температуры до 0,7 К. Если же откачивать пары гелия-3, то можно вплотную приблизиться к условной границе криогенных и сверхнизких температур 0,3 К. Путём растворения жидкого гелия-3 в гелии-4 достигают милликельвиновых температур около 0,02 К. Самым же полезным видом применения гелия-3 является термоядерное топливо. Однако именно этого человечество ещё пока делать и не может ввиду отсутствия гелия-3 в необходимых количествах, а также сырой технологии создания и эксплуатации токамаков. Но в теории гелий-3 является чуть ли не идеальным вариантом ядерного топлива. Дейтерий-гелиевые реакции не производят радиоактивные отходы в том числе в случае аварий , обладают высокой энергоэффективностью, вместо малополезных нейтронов выделяют протоны, которые могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, а реакторы, по расчётам учёных, будут иметь меньшие эксплуатационные затраты. В чём проблема добычи гелия-3 Как уже было сказано, на Земле природный гелий-3 добывать если и возможно, то абсолютно не эффективно, а искусственное производство покрывает только интересы учёных. На Луне же находятся огромные запасы данного природного топлива.
По данным издания World Security Network, стоимость добычи 1 тонны гелия-3 на спутнике Земли может составлять около 3 миллиардов долларов на 2014 год. Учитывая разницу в энергетической эффективности изотопа гелия и нефти и другие сложные расчёты, даже такая сумма является экономически выгодной. Однако есть нюанс. Для того, чтобы начать добычу чего бы то ни было на Луне, придётся для начала переселить туда несколько шахтерских городов, что, по сути, означает колонизацию спутника. Нужна ещё и соответствующая инфраструктура людям придется жить в условиях вакуума самостоятельно и обеспечивать себя водой, воздухом, топливом, основными строительными материалами и так далее , создание которой обойдется гораздо дороже и займёт не меньше 20 лет.
В следующем году а может, и в следующем Артемида 3 доставит людей на Луну более чем через 50 лет после последнего раза миссия «Аполлон-17» в 1972 году. Почему мы возвращаемся туда? Причин вернуться на Луну много: прежде всего, научные исследования и мягкая сила в прошлом веке символ флага США определял абсолютное первенство западной науки в коллективном воображении. Однако появление гелия-3 на этой шахматной доске открывает нам наводящую на размышления и странную картину: Луна может стать Персидским заливом этого столетия.
Сегодня невозможно оценить влияние, которое чистая и обильная термоядерная энергия окажет на мир. Препятствия на пути строительства работающего реактора могут быть устранены к середине этого века, и эта возобновленная космическая гонка может еще больше приблизить время. Все связано с нашей способностью вернуть на Землю образцы, гораздо большие, чем «волосы», собранные китайцами. А «волосы», однако, имеют принципиальное значение: они приносят очко в пользу Китая в решающем матче. Страна, которая будет контролировать источник энергии, обеспечивающий работу технологической цивилизации, будет контролировать Землю. Джанлука Риччио, креативный директор Melancia adv, копирайтер и журналист.
Поэтому практическое значение может иметь только синтез с участием самых легких ядер», — поясняет директор Института ядерного синтеза, председатель ученого совета Курчатовского центра Валентин Смирнов. Поэтому сегодня наиболее близка к требованиям промышленного использования реакция дейтерий — гелий-3. В результате этой реакции выделяются не нейтроны, а положительно заряженные протоны и инертный гелий-4. Плюсы применения гелия-3 в электростанциях весьма существенны: исходное сырье и продукты реакции, в отличие от вариантов с другим сырьем, не обладают радиоактивностью. А, кроме того, идет прямое преобразование энергии реакции в электрическую минуя тепловой цикл превращения воды в пар с присущими ему потерями, снижающими КПД станции. Ведь продукты реакции протоны и ядра гелия можно тормозить в электрическом поле и напрямую возбуждать ток в нагрузке. Еще один плюс — экономия на системах защиты. В случае выхода термоядерной реакции из-под контроля человека, температура реакции в силу законов физики неизбежно упадет в миллиардные доли секунды, и реакция прекратится сама собой. Таким образом, термоядерный реактор даже теоретически не сможет превратиться в водородную бомбу: «в худшем случае оплавится верхний слой металлических стенок реактора на глубину до 1 миллиметра, но и для этого требуется очень редкое стечение неблагоприятных факторов», — говорит Валентин Смирнов. Таким образом, термоядерная электростанция будет куда безопаснее атомной, не говоря о том, что отсутствие огромных расходов на эксплуатацию многоуровневых систем защиты сделает их более дешевыми по сравнению с АЭС. Остается решить вопрос с поставкой сырья. Где же можно недорого взять гелий-3? Ученые полагают, что часть гелия могла возникнуть во время Большого взрыва, однако его большая часть образуется из дейтерия во время термоядерного синтеза на звездах. Поэтому практически весь доступный нам гелий-3 произведен на Солнце. Впрочем, лететь за ним на само светило отнюдь не обязательно — вместе с другими элементами потенциальное сырье для электростанций разносит солнечный ветер. Вот только на Земле этого изотопа крайне мало, всего несколько сот килограмм, что делает невозможным промышленную эксплуатацию «домашнего» сырья. Самая близкая к нам кладовая этого вещества — Луна. Гелий-3 в виде мелких частиц льда распределен на ее поверхности почти равномерно, однако в районах «лунных морей» его концентрация превышает средние показатели в 5 раз, говорит директор Института геохимии и аналитической химии ГЕОХИ им. Здесь его и стоит добывать. По подсчетам ученого, одна тонна этого вещества даст такое же количество энергии, какое можно получить при сжигании 20 миллионов тонн!
Полагают, она будет достигнута в ближайшие годы при реализации проекта Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Это будет ядерная реакция дейтерия D - тяжелого стабильного изотопа водорода с тритием T - тяжелым радиоактивным изотопом водорода. Реакция дейтерия с гелием-3 требует более жестких условий, то есть очень высоких температур. А самое удивительное: синтез, основанный на использовании изотопа 3He, может быть экологически чистым. Кажется фантастическим, что существует термоядерный процесс, практически не несущий радиоактивность. Но это - факт. Они легко проникают внутрь любых материалов, взаимодействуют с химическими элементами и делают их радиоактивными. В итоге возникающих повреждений материалы быстро становятся непригодными к дальнейшему употреблению, требуют изъятия и захоронения в виде радиоактивных отходов. Именно в этом ее уникальность, обеспечивающая ряд замечательных преимуществ. Во-первых, протоны - заряженные частицы - не проникают в глубь материалов. Поэтому в отличие от нейтронов они не делают их радиоактивными. В-третьих, поскольку протоны - заряженные частицы, а электрический ток - поток заряженных частиц, становится реальным прямое преобразование термоядерной энергии в электрическую, минуя тепловую. Это позволит в случае 3He применить гораздо более эффективные инженерные решения для отбора энергии и в целом почти вдвое поднять КПД указанного процесса преобразования. И наконец, в-четвертых, практическое отсутствие радиоактивности и взрывоопасности делает установки термоядерного синтеза на He совершенно безопасными в аварийных условиях, в том числе при природных катастрофах, террористических актах и т. Но с увеличением температуры и при избытке 3He в смеси гелия-3 с дейтерием влияние этого побочного "фона" сводится к минимуму. Это - вопрос более отдаленного будущего. Итак, экологическая чистота и энергетическая эффективность делают термоядерный синтез на гелии-3 непревзойденным источником энергии. Правда, на пути к достижению конечной цели - две фундаментальные трудности. Первая: такого изотопа гелия на Земле практически нет. Он есть на Луне. Но можно ли там организовать его добычу с последующей доставкой на нашу планету? Насколько это экономически целесообразно? Вторая трудность в том, что пока отсутствует технология управляемого термоядерного синтеза. Задача не решена, несмотря на многолетние усилия даже для более простой реакции синтеза на дейтерии и тритии. Впрочем, прежде всего нужно оценить, насколько реальна добыча и доставка гелия-3 с Луны в необходимых количествах и каковы в действительности его запасы там? Этот поток, называемый солнечным ветром, попадает на поверхность Луны. В отсутствие активных геологических процессов и круговорота веществ пылевидный материал, называемый реголитом, миллиарды лет накапливает приносимые частицы, в том числе гелия. В среднем содержание 3He в поверхностном слое мощностью 3 m составляет около 4 ppb частей на миллиард. В районах развития высокотитанистых базальтов "лунных морей" концентрация изотопа может достигать 20 ppb и более. Концентрация гелия в реголите зависит от многих факторов. Очень важен возраст материала: чем дольше облучается поверхность, тем больше накапливается в нем внедрившихся частиц солнечного ветра. Имеет значение и размер зерен реголита. У слишком крупных относительно малая поверхность, а очень мелкие - не удерживают гелий. Оптимальный размер - 20 - 50 мкм. Существен и минеральный состав самих зерен. Лучше всего гелий накапливается в ильмените - минерале, содержащем титан FeTiO3. Луна им богата. На каждый атом 3He приходится 3000 атомов обычного 4He, и второй от первого нужно отделить. Заметим: 1 т реголита, перспективного для разработки, содержит в среднем около 20 мг 3He 10 ppb. Недавно мы в ГЕОХИ совместно с Петербургским физико-техническим институтом доктор физико-математических наук Георгий Ануфриев перемерили содержание 3He в колонке реголита, доставленного советским космическим аппаратом "Луна-24" в 1976 г. По всей длине колонки длиной 2 м не обнаружено направленного изменения содержания 3He. Кстати, грунт был взят в районе развития низкотитанистых базальтов, в котором содержание 3He ближе к минимальной границе, составляющей, как показал анализ, около 1 ppb. Чтобы добыть 1 т гелия-3, нужно переработать 100 млн. Зато энергетическая эффективность 3He огромна: 1 т гарантирует работу агрегатов мощностью 10 ГВт в течение года. Напомню: суммарная мощность электростанций России составляет 215 ГВт. Иначе говоря, для обеспечения потребностей нашей страны нужно приблизительно 20 т 3He в год, а для планеты в целом - около 200 т. Во второй половине XXI в. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет. Для сравнения следует отметить: доступное содержание этого ценного изотопа в природном газе, атмосфере и породах на Земле не превосходит 200 кг. Выходит, 1 т гелия-3 заменит 20 млн. Транспортировка 1 кг груза на траектории Земля-Луна-Земля обойдется сегодня приблизительно в 20 - 40 тыс.
Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна
Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. На Луне гелий-3 присутствует в очень малых количествах, но его добыча может стать очень выгодным бизнесом. Гелий-3, которого на Луне во много раз больше, чем на Земле, считается наиболее перспективным компонентом термоядерных реакторов будущего – основы безуглеродной энергетики.
СМИ: Китай работает над программой добычи гелия-3 на Луне
Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне. "Ученые посчитали, что 1 тонна гелия-3 в термоядерном реакторе даст столько энергии, сколько сжигание 15 миллионов тонн нефти. В лунном реголите гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром. Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне.