"Ученые посчитали, что 1 тонна гелия-3 в термоядерном реакторе даст столько энергии, сколько сжигание 15 миллионов тонн нефти.
Китай находит гелий-3 на Луне: начинается великая гонка
Гелий-3: Как Луна могла бы решить все энергетические проблемы Земли. По словам ученых, гелий накопился в лунном грунте благодаря постоянному воздействию солнечного ветра — потока ионизированных частиц, сообщает RT. В реголите Луны содержатся повышенные концентрации изотопа гелия-3. Компания из США Interlune привлекла дополнительные инвестиции в размере 15 млн долларов и намерена начать добычу гелия-3 на Луне.
КАКИЕ ТАЙНЫ УЖЕ ОТКРЫЛИ?
- Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
- Китай проанализировал количество гелия-3 на Луне
- Содержание
- Мобильное меню
- Форма поиска
- На луне редчайший гелий-3, который обладает слишком интересными характеристиками | Пикабу
Энергетика на Гелие-3
Это делают, охлаждая газы до жидкого состояния и пользуясь незначительной разницей температур кипения изотопов 4,22 К для гелия-4 или 3,19 К для гелия-3. Другой изящный способ разделения основан на использовании свойства сверхтекучести жидкого гелия-4, который может самостоятельно перетечь через вертикальную стенку в соседнюю емкость, оставив после себя только несверхтекучий гелий-3 см. Увы, заниматься всем этим придется в безвоздушном пространстве, не "в тепличных" условиях Земли, а на Луне. Придется переселить туда несколько шахтерских городов, что, в сущности, означает колонизацию Луны. Сейчас за безопасностью нескольких космонавтов на околоземной орбите следят сотни специалистов и в любой момент экипаж может вернуться на Землю. Если в космосе окажутся десятки тысяч человек, им придется жить в условиях вакуума самостоятельно, без детального присмотра с Земли, и обеспечивать себя водой, воздухом, топливом, основными строительными материалами.
Впрочем, водорода, кислорода и металлов на Луне достаточно. Многие из них могут быть получены как побочный продукт добычи гелия. Тогда, вероятно, гелий-3 сможет стать выгодным товаром для торговли с Землей. Но поскольку люди, находящиеся в столь сложных условиях, будут нуждаться в гораздо большем количестве энергии, чем земляне, лунные запасы гелия-3 могут показаться нашим потомкам не такими уж безграничными и привлекательными. Кстати, на этот случай есть и альтернативное решение.
Если уж инженеры и физики найдут способ справиться с удержанием в десять раз более горячей, чем нужно для современного токамака, гелиевой плазмы задача, кажущаяся сейчас совершенно фантастической , то, увеличив температуру еще всего лишь в два раза, мы "зажжем" и реакцию синтеза с участием протонов и бора. Тогда все проблемы с топливом будут решены, причем за гораздо меньшую цену: бора в земной коре больше, чем, например, серебра или золота, он широко используется как добавка в металлургии, электронике, химии. Различных боросодержащих солей горнообогатительные комбинаты выпускают сотни тысяч тонн в год, а если нам не хватит запасов на суше, то в каждой тонне морской воды содержится несколько граммов бора. И тот, у кого в домашней аптечке припасен пузырек борной кислоты, может считать, что у него есть собственный энергетический резерв на будущее. Литература Бронштейн М.
Солнечное вещество. Лунный грунт из моря изобилия. Подписи к иллюстарциям Илл. Гелиевый цикл реакций ядерного синтеза начинается со слияния двух протонов в ядро дейтерия. На следующих этапах образуются более сложные ядра.
Выпишем несколько первых наиболее простых реакций, которые понадобятся нам в дальнейшем. В частности, чем выше кинетическая энергия ядра и чем меньше его электрический заряд, тем больше шансов пройти электростатический барьер и тем выше скорость реакции см. Ключевой параметр теории термоядерной энергетики - критерий зажигания реакции - определяет, при какой плотности и температуре плазменного топлива энергия, выделяемая при синтезе пропорциональная скорости реакции, умноженной на плотность плазмы и время горения , превысит затраты на нагрев плазмы с учетом потерь и коэффициента полезного действия. Наибольшая скорость у реакции дейтерия и трития, и, чтобы достичь зажигания, плазму с концентрацией около 1014 см-3 необходимо нагреть до полутора сотен миллионов градусов и удерживать 1-2 секунды. Чтобы добиться положительного баланса энергии в реакциях на других компонентах - гелии-3 или боре, меньшую скорость надо компенсировать, в десятки раз увеличивая температуру и плотность плазмы.
Зато при удачном столкновении двух ядер выделяется энергия, в тысячу раз превосходящая энергию, потраченную на их нагрев. Начальные реакции гелиевого цикла, образующие дейтерий и тритий в солнечном ядре, идут настолько медленно, что соответствующие кривые в поле этого графика не попали.
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. Лететь туда за этим изотопом все равно что пятьсот лет назад отправить Колумба в Индию за ураном.
Привезти-то он его может, и привез бы, только еще несколько сотен лет никто не знал бы, что с ним делать». Добыча гелия-3 как национальный проект «Мы говорим сейчас о термоядерной энергетике будущего и новом экологическом типе топлива, которое нельзя добыть на Земле.
В-третьих, сжигание 0,01 грамма гелия-3 дает столько же тепла, сколько выделяется при сгорании примерно 80 литров нефти. Как добывают гелий-3 В лаборатории газ получить очень сложно: в атмосфере Земли его так мало, что использовать изотоп из воздуха экономически не рентабельно.
В конце прошлого века ученые выяснили, что поверхностный слой Луны реголит содержит огромные запасы гелия-3, потому что газ не улетучивается из-за отсутствия атмосферы. Тонна лунного грунта дает примерно 0,01 грамма изотопа. А весь поверхностный слой содержит как минимум 500 000 тонн вещества. Этого достаточно, чтобы обеспечить население Земли энергией примерно на 5 000 лет и при этом не использовать природное топливо.
Чтобы отделить ценный газ от других элементов, нужно нагреть реголит до 600 градусов, а затем охладить или центрифугировать. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом.
По словам ученых, ничего лучшего пока не придумано и на это есть как минимум 2 причины. Во-первых, это очень эффективное термоядерное топливо, а во-вторых, что еще более ценно, оно является экологически чистым, отмечает Эрик Галимов — директор Института Геохимии и аналитической химии им. По оценкам специалистов минимальный объем гелия-3 на Луне составляется около 500 тысяч тонн, по более оптимистичным оценкам его там не менее 10 млн. При реакции термоядерного синтеза, когда в реакцию вступает 0,67 тонны дейтерия и 1 тонна гелия-3 выделяется энергия, которая эквивалентна энергии сгорания 15 млн.
Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
Следом мы делаем еще один полет - доставляем космонавтов на МКС: они там адаптируются и ждут сборки корабля с разгонным блоком. Дальше по схеме: летят к Луне, стыкуются с лунным модулем, опускаются на поверхность, работают, поднимаются и - в обратный путь. Он и разрабатывался когда-то для лунной программы. Без человека - с черепахами - он уже летал к Луне. А в 70-е к спутнику Земли должны были отправиться люди - готовились Леонов и Макаров. Но им предстояло лететь на "Протоне", у которого в то время слишком часто случались аварии.
В результате полет отменили. Но "Союз" - это вчерашний день. Что придет ему на смену? Вы правы: нужно снизить стоимость полета человека в космос и доставки грузов на околоземную орбиту. Оторваться от Земли энергетически в три раза сложнее, чем стартовать с околоземной орбиты.
РКК "Энергия" разработала транспортную систему "Клипер", которая и поможет снизить издержки в три раза, увеличить число пассажиров до шести. Им придется готовиться к полету так же, как сегодня космическим туристам, - по году? Сегодня это так. Наша задача снизить до трех месяцев время подготовки, а перегрузки до 2,5 G. В таком случае наша система станет окупаемой.
Это может обеспечить многоразовая система "Клипер". Мы предлагаем сделать из МКС постоянно действующий искусственный спутник Земли. Вот только кто ее будет транспортно обслуживать? Пока это делают "Союзы" и "Прогрессы", а также шаттлы. 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.
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. На Луне находится около 10 миллионов тонн этого топлива. Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. Американские исследователи, в свою очередь, пытаются посчитать, во сколько обойдется такая затея.
Сумма столь высока в связи с тем, что пока не существует даже рабочего прототипа.
Еще 5 миллиардов потребуются на создание ракеты многократного использования для доставки изотопа гелия с Луны. Куда нужно потратить остальные 2,5 миллиарда, ученый не уточнил. Однако при таком масштабе они вполне могут быть поглощены повседневными расходами — хватило бы денег. Свой план Шмитт представил на конференции, посвященной добыче нефти и газа в Уиллистонском бассейне, охватывающем две трети Северной Дакоты, часть Южной Дакоты, Монтаны и канадской провинции Саскачеван, сообщает iscience. Ученый считает, что план быстро окупит себя и приблизит миссию на Марс.
Высадку робота на поверхность корейцы планируют в 2031 году. 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.
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
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. Interlune придется создать все оборудование, необходимое для масштабной добычи гелия-3, оплатить его запуск на Луну, а также заключить контракт с одной из компаний на возврат добытых ресурсов. Кроме того, пока не определена точная стоимость добычи одного грамма гелия-3. Стартап Interlune возглавляют опытные представители космической индустрии. Ее гендиректор — экс-президент Blue Origin Роб Мейерсон. Основали Interlune примерно три года назад, но только сейчас стало известно, чем он занимается.
Стоимость 1 литра этого изотопа оценивается в тысячи долларов. Вера Сергеева.
Дата публикации: Сен 13, 2022 На правах рекламы Китайская роботизированная лунная миссия «Чанъэ—5» получила первые данные о концентрации в лунной пыли гелия-3 — потенциального топлива для ядерного синтеза. Теоретически, этот изотоп может стать перспективным топливом для реакторов, при том, что продукты его реакции не являются радиоактивными. Теоретически, запасов гелия-3 хватило бы для обеспечения Земли электроэнергией в течение 700-800 лет.
Гелий-3 — это продукт звездных синтезов. Тогда как земной гелий в основном образуется при радиоактивном распаде урана-238, урана-235, тория и нестабильных продуктов их распада и представляет собой изотоп гелия-4.
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.
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
Индия, испытывающая нехватку энергоносителей, может начать удовлетворять энергетические потребности благодаря Луне к 2030 году. Российские геохимики провели исследование и обнаружили на Луне богатые месторождения изотопов гелия. Для этого американцам необходимо вернуться на Луну и построить там станцию для добычи гелия-3. Идея Шмитта не нова, однако он считает, что разработал первый реальный план добычи гелия-3 в качестве ядерного топлива.
Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
| Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте — Новости авиации и космонавтики | На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. |
| Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне | Программа освоения и добычи гелия-3 с Луны на Землю с целью снабжения термоядерной энергетики топливом идеально отвечает этим требованиям. |
| На Луну спешим летим!:-) ГЕЛИЙ-3 забрать хотим!:-) | Содержание Гелия 3 на Луне в 10 тысяч раз выше, чем на Земле. |
Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
Разработка оборудования уже началась: первый прототип планируют представить в 2026 году. Однако с чем было связано увеличение бюджета, до недавнего времени оставалось загадкой. Издание TechCrunch поделилось информацией, полученной из засекреченных презентаций Interlune, датированных весной 2022 и осенью 2023 года. Из них следует, что стартапу нужны средства, чтобы создать и протестировать оборудование для добычи гелия-3 He-3 на Луне. В последней презентации говорилось о «революционном методе извлечения» ископаемого, но подробности компания не приводила. На слайдах также представлен концепт аппарата размером с седан для извлечения образцов реголита. Однако как этот материал будет храниться и доставляться на Землю, пока не уточняется.
Луна , в свою очередь, не имеет такой защиты, и изотопы свободно ударяясь о поверхность, соединяются с пылью. Китайские ученые планируют извлекать гелий-3, нагревая лунную пыль до 600 градусов. 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.
С помощью таких детекторов можно вычислить незаконно перевозимые радиоактивные вещества. Гелий-3 также обладает большим энергетическим потенциалом. Его рассматривают в качестве альтернативного источника энергии. 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.
Гиперссылка должна размещаться непосредственно в тексте, воспроизводящем оригинальный материал spb. За достоверность информации в материалах, размещенных на коммерческой основе, несет ответственность рекламодатель. Instagram и Facebook Metа запрещены в РФ за экстремизм.
Пациент Neuralink играет в шахматы мыслью, Добыча ГЕЛИЯ-3 на ЛУНЕ, Новое обновление робота H1
Нельзя не упомянуть, что затраты на строительство добывающей гелий-3 шахты на Луне будут поистине астрономическими. По словам ученых, гелий накопился в лунном грунте благодаря постоянному воздействию солнечного ветра — потока ионизированных частиц, сообщает RT. Для добычи гелия-3 нужно будет переработать прямо на спутнике миллионы тонн лунного грунта (даже при условии, что на Луне изотопа сильно больше, чем на Земле, его содержание все равно не больше 0,01 г на тонну).