В лунном реголите гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром. Специалисты стартапа Interlune разработали стратегию по добыче гелия-3 на Луне и последующей доставке его на Землю. Гелий-3 же в относительно больших количествах содержится в космическом гелии, который образуется, например, на Солнце при термоядерных реакциях.
Вы точно человек?
Зонд «Чанъэ-5», который вернулся на Землю 17 декабря 2020 года, доставил в общей сложности 1731 грамм лунных образцов, в основном горных пород и почвы с лунной поверхности. Пекинский научно-исследовательский институт геологии урана был одним из первых научно-исследовательских институтов, получивших лунные образцы, доставленные зондом «Чанъэ-5». Исследователи наблюдали и изучали 50-миллиграммовый образец лунного грунта с помощью оптического микроскопа высокого разрешения. Основной целью исследования является определение содержания гелия-3 в лунном грунте, параметров извлечения гелия-3, которые указывают, при какой температуре мы можем извлекать гелий и как гелий-3 прикрепляется к лунному грунту.
Созданная в 2022 году компания рассчитывает в 2026 году доставить на поверхность Луны демонстрационный аппарат, чтобы взять образцы реголита, а затем попытается извлечь из них гелий-3. Через пару лет - в 2028-м - Interlune планирует построить первый завод по добыче ресурса на естественном спутнике Земли. Доставку гелия-3 на Землю предполагается начать в 2030 году.
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. Речь идет о промышленном освоении Луны для добычи гелия-3».
Это высказывание главы ракетно-космической корпорации «Энергия» Николая Севастьянова было воспринято российскими научными обозревателями как заявка на формирование нового «национального проекта». Ведь по сути, одной из главных функций государства, особенно в XX веке, было как раз формулирование перед обществом задач на грани воображения. Это касалось и советского государства: электрификация, индустриализация, создание атомной бомбы, первый спутник, поворот рек. Сегодня в РФ государство пытается, но не может сформулировать задачи на грани невозможного. Государству нужно, чтобы кто-то показал ему общенациональный проект и обосновал выгоды, которые из этого проекта в теории проистекают.
И с тех пор ученые усердно работали над тем, чтобы понять, как доставить его на Землю, поскольку это дало бы огромные преимущества с точки зрения энергии. Прежде всего, термоядерный синтез с гелием-3 по сравнению с термоядерным синтезом с использованием дейтерия и трития, изотопов водорода, не приведет к образованию радиоактивных нейтронов. Минусы: большие трудности с получением контролируемых реакций, но у нас есть время решить эту проблему.
Этап, который приведет к строительству «исследовательской базы» на южном полюсе Луны. Дорожная карта миссий, запланированных на ближайшее время: Чанъэ 6, который, как и «Чанъэ 5», будет миссией по сбору образцов. На этот раз он попытается вернуть на Землю лед, расположенный в постоянно затененных кратерах на южном полюсе. Чанъэ 7, который будет представлять собой комбинацию орбитального аппарата, посадочного модуля и вездехода, предназначенную для поиска воды на южном полюсе Луны. Несмотря на количество, эта миссия может следовать за Чанъэ-6, но также и предшествовать ей. Чанъэ 8, который проверит технологии возможного строительства лунной базы. К этим миссиям добавляются миссии с экипажем, которые Китай, в сотрудничестве с Россией , план на следующее десятилетие.
Вы точно человек?
Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. Компания из США Interlune привлекла дополнительные инвестиции в размере 15 млн долларов и намерена начать добычу гелия-3 на Луне. Запасы гелия-3 на Луне исследователи оценили в около 1,3 млн тонн.
Зачем американцы собрались присвоить Луну
Добыча гелия-3 потребовала бы астрономические суммы для организации на Луне горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. Добыча гелия-3 на Луне имеет пару серьезных проблем, решением которых и занимаются ученые. Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. Interlune планирует продемонстрировать добычу гелия-3 на Луне в 2026 году, а первый экскаватор должен заработать в 2028 году.
Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
Специалисты предполагают, что гелий-3 станет отличным топливом для термоядерной энергетики. Выяснили, что больше всего гелия содержится в минерале ильменит. На Луне он входит в морские базальты — породы, которые находятся в «лунных морях».
Разумеется, у такого замечательного изотопа есть и свои недостатки: термоядерный реактор с гелием-3 должен работать при гораздо более высоких температурах, чем тритиевый реактор, а сам изотоп чрезвычайно редок.
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».
Концепция добычи гелия-3 на Луне связана с термоядерным синтезом, представляющим собой процесс, при котором легкие ядра соединяются синтезируются в тяжелые ядра, при этом высвобождается колоссальное количество энергии. Если быть точнее, то всего 0,02 грамма гелия-3 в ходе реакции термоядерного синтеза высвобождает столько же энергии, сколько при сжигании барреля нефти. Добыча гелия-3 на Луне может стать решающим фактором в развитии термоядерной энергетики.
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.
Американцы займутся добычей гелия-3 на Луне
Однако непосредственно камень Чанъэ может иметь более прямое влияние на человечество. Дело в том, что он содержит гелий-3 — разновидность атомов гелия, которая редко встречается на Земле. При этом считается, что его в изобилии можно найти на Луне. По некоторым оценкам, в первых нескольких метрах поверхности его может быть до 1,1 млн тонн. Гелий-3 не радиоактивен, поэтому он может стать безопасным вариантом топлива для реакторов ядерного синтеза. Этот метод обладает огромным энергетическим потенциалом, однако пока человечеству не удалось создать подходящий реактор.
Если ученым удастся придумать, как на практике использовать ядерный синтез для производства энергии, то он может стать источником чистой энергии. Однако топливо для него нужно будет добывать на Луне.
Выплавка его позволит изготовлять тяжелые фрагменты конструкции и корпусов ракет прямо на Луне. С Земли придется доставлять только высокотехнологичные элементы. Необходимую для жизнедеятельности людей и некоторых технологических процессов воду также можно получать на Луне. Упомянутый Х. Шмитт описал спроектированный в США комбайн, предназначенный для извлечения 3He и других летучих компонентов из поверхностного слоя лунного фунта. Развертывание постоянных баз на спутнике откроет возможность использовать пребывание человека не только для добычи гелия-3, но и для иных целей. Луна - самый экономичный космодром, который сделает доступным крупномасштабное исследование Солнечной системы. Там могут и должны быть развернуты системы контроля астероидной опасности, мониторинга и раннего предупреждения катастрофических явлений и событий на Земле, изучения дальнего космоса и многое другое, что сейчас даже трудно предвидеть.
Повторю: прежде всего нужно осознать, что нехватка энергии в ближайшие десятилетия - реальная проблема для всех землян, от которой не спрятаться, не уйти. Во-вторых, очевидно: единственным тотальным и долговременным ее решением, одновременно удовлетворяющим условиям энергетической эффективности и экологической безопасности, является термоядерный синтез на базе использования 3He. В-третьих, освоение нового источника энергии - не очередной проект, реализуемый как бы между делом. Речь идет о гигантской промышленной революции, полное осуществление которой может занять целое столетие. Одновременно в нашем мышлении поэтический образ далекой Луны должен смениться представлением о ней как об объекте практической экономики. Словом, после великих географических открытий прошлых веков наш спутник станет следующим объектом приложения изыскательского духа, свойственного человечеству. По последствиям для развития цивилизации его освоение будет аналогично освоению новых континентов на Земле. Луна и есть новый континент, отделенный от нас океаном космического пространства, который сегодня, однако, легче пересечь, чем Атлантику во времена Христофора Колумба. Однако несмотря на все рассмотренные перспективы, приходится возвращаться к факту: пока мы еще очень далеки от их реализации. Когда можно ожидать построения установок термоядерного синтеза на основе 3He?
По данным американских источников, возможно, через 15 - 20 лет, если на этом будут сфокусированы усилия общества и соответствующие инвестиции. Вероятно, решение нужно искать на пути синтеза с инерционным удержанием плазмы, а не с магнитным, которое используют в токамаках и заложено в основу проекта ИТЭР. Как уже упоминалось, в июне нынешнего года гостем нашего института был профессор Джералд Калсински - один из пионеров в исследовании проблемы термоядерного синтеза на 3He. На семинаре с участием российских экспертов ученый рассказал о состоянии исследований этой проблемы в США, в частности, об экспериментах на установках с инерционным электростатическим синтезом или инерционным электростатическим удержанием плазмы. Суть процесса состоит в том, что между двумя концентрическими сферическими сетками прилагается сверхвысокое напряжение порядка 100 кВ. Под действием разности потенциалов ионы устремляются от периферии к центру и сталкиваются с энергией, достаточной для возбуждения термоядерной реакции. Построены опытные установки нескольких типов. Выход термоядерной энергии при этом еще очень мал по сравнению с подводимой для зажигания. В случае описанных Калсински экспериментов Q составляет пока ничтожную величину порядка 10-5. Правда, как считает исследователь, нет фундаментальных трудностей для решения проблемы.
Они в основном носят инженерный характер, причем разрешение их в рамках последовательных проектов вплоть до построения реактора, дающего полезную энергию, потребует не столь значительных средств. Речь идет о 10 - 15 годах и 6 - 8 млрд. А в проекте ИТЭР предполагают получить уже полезный выход энергии. Ведь реактор типа токамак в рамках ИТЭР представляет собой весьма массивное сооружение, а выделяющийся поток нейтронов довольно быстро приведет к разрушению материалов, образующих внутреннюю часть конструкции. При эксплуатации возникнет не только необходимость захоронения радиоактивных отходов, но и проведения громоздких, дорогостоящих и неизбежно частых каждые несколько лет восстановительных работ. Впрочем, с такими утверждениями не все согласятся. Безусловно, этой категоричной точке зрения можно противопоставить контраргументы. Многие известные физики, с которыми я затрагивал эту тему, проявляют изрядный скептицизм в отношении термоядерной энергетики на 3He. Вместе с тем нельзя не учитывать, что научная карьера большинства крупнейших специалистов в области термоядерного синтеза связана с исследованием процессов магнитного удержания плазмы и традиционными установками типа токамак. Да и в изысканиях, связанных с термоядерным оружием, вопрос о 3He не был актуален, поскольку решались другие задачи.
Здесь нужно, по-видимому, прежде всего серьезное внимание к проблеме и адекватное наращивание экспериментальных и теоретических работ. Глобальная энергетика, основанная на 3He, возможна только при доставке его с Луны. Но акцентирую: для экспериментов и даже для достаточно мощного опытного термоядерного генератора гелий оттуда не потребуется. На Земле накоплены значительные количества этого элемента, используемого в термоядерном оружии. Только за счет естественного распада запасенного трития образуется 15 - 20 кг 3He в год. В распоряжении России и США в общей сложности имеется несколько сот килограммов искусственно полученного 3He. Кстати, мы продаем его американцам по 1000 дол. Нам он не нужен, а они почему-то покупают. Лунный гелий-3 потребуется не раньше, чем через 20 лет. Но еще до первой его доставки предстоит проделать грандиозную работу.
Начать нужно с геологоразведки. Она включает картирование лунной поверхности, выявление и оконтуривание участков с максимальным содержанием полезных компонентов, оценку удобства их эксплуатации. Работа должна сопровождаться исследованием геологического строения Луны, выявлением ресурсов для развития локального производства. В этой связи большое значение имеет ответ на вопрос о наличии там воды.
Ученые называют его «Чангезит- Y », и это своего рода бесцветный кристалл с важной характеристикой: он содержит гелий-3. Это изотоп, который может стать топливом для будущих термоядерных реакторов и многих других. Полученный кристаллический минерал, честно говоря, действительно крошечный. Это примерно десятая часть человеческого волоса. Тем не менее, эта очень маленькая выборка возможности сбора данных нынешними марсоходами являются такими, какие они есть представляет огромный интерес для лунных геологов. Гелий-3 действительно может изменить мир. Китайская миссия «Чанъэ-5» Changesite, Helium-3 и будущие разработки О том, что на нашей Луне есть залежи гелия-3, мы знали уже давно: еще со времен программы «Аполлон». И с тех пор ученые усердно работали над тем, чтобы понять, как доставить его на Землю, поскольку это дало бы огромные преимущества с точки зрения энергии. Прежде всего, термоядерный синтез с гелием-3 по сравнению с термоядерным синтезом с использованием дейтерия и трития, изотопов водорода, не приведет к образованию радиоактивных нейтронов. Минусы: большие трудности с получением контролируемых реакций, но у нас есть время решить эту проблему.
Чанъэ 7, который будет представлять собой комбинацию орбитального аппарата, посадочного модуля и вездехода, предназначенную для поиска воды на южном полюсе Луны. Несмотря на количество, эта миссия может следовать за Чанъэ-6, но также и предшествовать ей. Чанъэ 8, который проверит технологии возможного строительства лунной базы. К этим миссиям добавляются миссии с экипажем, которые Китай, в сотрудничестве с Россией , план на следующее десятилетие. Надеюсь, мощная ракета Space Launch System он взлетит 27 сентября. На всякий случай есть и «запасная» дата запуска: это будет 2 октября. Две роботизированные космические миссии, одна из интуитивно понятных машин , The другой из Астроботик , должен быть запущен в конце 2022 или начале 2023 года. В случае успеха они доставят на поверхность Луны «государственно-частные» зонды в рамках проекта Программа CLPS Коммерческие лунные системы полезной нагрузки. Ожидается в 2024 году Артемида 2с экипажем из четырех астронавтов, который выйдет на орбиту Луны. 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.
На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем
Программа освоения и добычи гелия-3 с Луны на Землю с целью снабжения термоядерной энергетики топливом идеально отвечает этим требованиям. «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он. 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. Однако появление гелия-3 на этой шахматной доске открывает нам наводящую на размышления и странную картину: Луна может стать Персидским заливом этого столетия. В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта. изотоп гелий-3.
Китай проанализировал количество гелия-3 на Луне
Стоит отметить, что ещё в 2006 году в ракетно-космической корпорации "Энергия" говорили, что главной целью России на Луне будет разработка гелия-3. Это вещество можно будет использовать как топливо для термоядерных реакторов. Ещё один важный ресурс — алюминий , который на Луне можно добывать переработкой "глинозёма" с помощью электролиза.
Пекинский научно-исследовательский институт геологии урана был одним из первых научно-исследовательских институтов, получивших лунные образцы, доставленные зондом «Чанъэ-5». Исследователи наблюдали и изучали 50-миллиграммовый образец лунного грунта с помощью оптического микроскопа высокого разрешения. Основной целью исследования является определение содержания гелия-3 в лунном грунте, параметров извлечения гелия-3, которые указывают, при какой температуре мы можем извлекать гелий и как гелий-3 прикрепляется к лунному грунту. Мы проведем систематическое исследование этих аспектов», — сказал Хуан Чжисинь, исследователь, ответственный за использование лунных образцов в Научно-техническом отделе Пекинского научно-исследовательского института геологии урана.
Дело в том, что несмотря на активное обсуждение «лунной экономики» большинство компаний, анонсировавших полёты на Луну, планируют продавать свои услуги участникам государственных контрактов. 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.
Это вещество можно будет использовать как топливо для термоядерных реакторов. Ещё один важный ресурс — алюминий , который на Луне можно добывать переработкой "глинозёма" с помощью электролиза.
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
При температуре ниже 2,6 мК и отсутствии магнитного поля существуют две сверхтекучие жидкости А и В. ОЦК — объёмно-центрированная кубическая кристаллическая структура. 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 году Д.
Редчайший гелий-3 на Луне Редчайший гелий-3 на Луне Редчайший гелий-3 на Луне становится все более ценным ресурсом для различных индустрий, включая энергетическую. Что такое гелий-3 и почему он так важен? Газ гелий-3 является одним из самых ценных элементов на Земле. В отличие от остального гелия, который обычно используется в качестве заполнителя аэростатов и воздушных шаров, гелий-3 может использоваться в качестве топлива для ядерной энергии и в медицине для обнаружения рака. На Луне гелий-3 присутствует в очень малых количествах, но его добыча может стать очень выгодным бизнесом. Если вам необходим гелий в баллонах, обратитесь в компанию « Гермес-газ ». Они предлагают услугу аренды баллонов с гелием.
Для консультации и оформления заказа, свяжитесь с ними по номеру 8 800 555-65-59 или напишите на адрес geliy germes-gas. Сотрудники компании помогут вам выбрать подходящий вид газа, определить необходимый объем и количество баллонов.
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. Для этого потребуется 15 миллиардов долларов. Треть суммы нужна для создания экспериментальной добывающей базы. 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.
Концепция добычи гелия-3 на Луне связана с термоядерным синтезом, представляющим собой процесс, при котором легкие ядра соединяются синтезируются в тяжелые ядра, при этом высвобождается колоссальное количество энергии. Если быть точнее, то всего 0,02 грамма гелия-3 в ходе реакции термоядерного синтеза высвобождает столько же энергии, сколько при сжигании барреля нефти. Добыча гелия-3 на Луне может стать решающим фактором в развитии термоядерной энергетики.