Добытый на Луне гелий-3 предполагается использовать для проведения квантовых вычислений, медицинской визуализации, а также, возможно, в качестве топлива для термоядерных реакторов.
Как добывают гелий-3
- Колонизация Луны и добыча там гелия-3? Пока это фантастика из далекого будущего
- Другие новости
- На Луне ищут замену нефти — Forbes Kazakhstan
- Названы страны, для поездки в которые не нужен загранпаспорт
- Гелий-3 — Википедия
- КАКИЕ ТАЙНЫ УЖЕ ОТКРЫЛИ?
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
Какова вообще ценность и цена Луны? Серьезные исследования на лунной местности еще не проводились. А что известно уже сейчас? Ученым известно, что породы на поверхности Луны содержат большое количество кислорода, и эксперименты показали, что этот кислород может быть извлечен из пород, чтобы обеспечить космонавтов воздухом, а также для получения воды и даже ракетного топлива.
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.
Мар 10, 2010 гелий-3 , кислород , Луна , полезные ископаемые Нам всем нравится любоваться Луной в прекрасную безоблачную ночь. Это очень романтично. Вместе с тем прагматики понимают, что перспектива освоения Луны возрастает с каждым годом.
Действительно, какие полезные ископаемые есть на Луне?
Основной проблемой на данный момент времени остается реальность добычи гелия из лунного реголита. Содержание необходимого энергетике гелия-3 составляет примерно 1 грамм на 100 тонн лунного грунта. А это значит, что для добычи 1 тонны данного изотопа потребуется переработать не менее 100 млн.
Бывший астронавт предлагает добывать гелий-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.
Называясь Interlune, она привлекла 15 миллионов долларов для финансирования проекта. Это в дополнение к предыдущим инвестиционным взносам частных лиц.
Хотя это финансирование относительно скромное по сравнению с крупными коммерческими космическими проектами, последствия остаются потенциально значительными. Добыча гелия-3: к новому видению лунной экономики Концепция добычи полезных ископаемых на Луне не нова. Фактически, она была предложена учеными еще в начале 1970-х годов. Уже тогда исследователи определили элементы и ресурсы, которые можно добывать на Луне, но технологические ограничения не позволили добиться значительного прогресса в этой области. Однако в последние годы, с развитием робототехники, освоением космоса и различных методов добычи ресурсов, идея добычи полезных ископаемых на Луне была вновь возрождена. На этот раз ученые намерены совершить революцию в производстве энергии за счет использования гелия-3.
Исследователи считают, что гелий-3 дает проблеск надежды в поисках управляемого термоядерного синтеза. 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 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.
В таком случае первая установка по извлечению гелия-3 должна начать работу в 2028 году.
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. Искусственный способ добычи гелия-3 заключается в распаде трития в ядерных боеголовках и извлечении в очень небольших количествах.
Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна
| Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна | эта добыча природных ископаемых на Луне может решить энергетический кризис, обеспечив человечество энергией на 10 000 лет впере. |
| На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем | Изотоп гелий-3 на Луне. Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. |
Космонавтика
Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. Сообщается, что из образцов ученые смогли узнать, в какой концентрации в грунте Луны содержится гелий-3. эта добыча природных ископаемых на Луне может решить энергетический кризис, обеспечив человечество энергией на 10 000 лет впере. Американский стартап Interlune предложил первый в своем роде проект по коммерческой добыче вещества под названием гелий-3 на Луне и отправке его на Землю. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне.
Энергетика на Гелие-3
Если в 60-70-е годы прошлого века ставка делалась на супертяжелые лунные ракеты, то только потому, что сборка в космосе представлялась чем-то фантастическим. Сегодня было бы экономичнее и эффективнее собирать комплекс на орбите. Чтобы отправить человека на Луну, сначала надо отправить на окололунную орбиту взлетно-посадочный модуль. 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.
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. При этом, Interlune — не единственная организация, положившая глаз на лунные запасы гелия-3.
И тогда с помощью внешнего магнитного поля определенной конфигурации подвешивали плазменное облако в центре камеры, не позволяя ему соприкасаться со стенками. В газе всегда есть свободные ионы и электроны, которые начинают двигаться в камере по кругу.
Этот ток нагревает газ, количество ионизированных атомов растет, одновременно увеличивается сила тока и повышается температура плазмы. А значит, количество водородных ядер, слившихся в ядро гелия и выделивших энергию, становится все больше. Однако эксперименты, начатые почти пятьдесят лет назад в московском Институте атомной энергии, показали, что плазма, подвешенная в магнитном поле, оказалась неустойчивой — сгусток плазмы очень быстро «распадался» и вываливался на стенки камеры. Оказалось, что к неустойчивости приводит комбинация целого ряда сложных физических процессов. Кроме того, оказалось, что время устойчивого удержания плазмы возрастает с увеличением размеров установки. А несколько лет назад специалисты пришли к выводу, что оставшиеся нерешенные проблемы нужно исследовать на установке, максимально приближенной к реальному энергетическому термоядерному реактору. Это понимание и привело к работам по созданию ИТэРа. От всех других установок и методов этот вариант проведения управляемой термоядерной реакции отличается прежде всего тем, что он в основном уже вышел из сферы сомнений и поисков. Благодаря накопленной за пятьдесят лет исследований обширной базе физических и инженерно-технических данных он вплотную подошел к стадии экспериментального реактора. Это, видимо, и вдохновило международное сообщество на создание ИТЭРа — ученые решили, что даже богатой стране нет никакого смысла делать термоядерный реактор в одиночку - результатом будут знания и опыт, которые все равно станут общим достоянием и в национальную экономику сразу ничего не внесут.
В то же время, объединив усилия, можно резко ускорить продвижение к своему работающему термояду и снизить собственные затраты. А его концептуальное проектирование по инициативе нашей страны началось на четыре года раньше. Другое направление на пути к управляемой термоядерной реакции — это лазерный термоядерный синтез ЛТС. Он заключается в том, что мишень из "сырья" для термоядерной реакции облучается со всех сторон лазерными лучами, и таким образом там создаются условия, достаточные для осуществления термоядерной реакции. Сложность в том, как это осуществить технически. Моя диссертационная работа состоит в проведении компьютерного моделирования явления оптического резонанса в сферичеких мишенях при лазерном облучении. Расчеты показывают, что при определенных условиях в оптической мишени происходит концентрация энергии, при которой могут возникнуть условия, необходимые для термоядерной реакции. То государство, которое освоит технологии термоядерного синтеза эту технологию раньше других, получит огромные преимущества перед другими. Для того, чтобы Россия не осталась на задворках цивилизации и приняла участие в разработке этих проектов, нужна политическая воля руководства государства, примерно как это было с советскими ядерным и космическим проектами в середине ХХ века. На Земле этот изотоп практически отсутствует, в недрах планеты его не более нескольких сотен килограммов.
По словам Галимова, гелий-3 "является идеальным экологически чистым топливом для термоядерного синтеза". Гелий-3 на Луну в течение миллиардов лет приносит солнечный ветер, пояснил Галимов. Ученые узнали о его существовании на Луне, проводя анализы грунта, доставленного со спутника Земли советскими автоматическими станциями и американскими астронавтами. Академик считает, что доставка гелия-3 с Луны "может стать реальностью уже через 30-40 лет, но для этого работы надо начинать уже сейчас". По его словам, на разработку проекта "потребуется всего 25-30 млн долл". Извлекать гелий-3 из недр Луны российский ученый предлагает с помощью своеобразных "лунных бульдозеров", которые после нагрева грунта будут сгребать изотоп с поверхности. Экономический потенциал гелия-3 привлек внимание американских ученых Джеральд Кульцински и Джон Сантариус из Университета Висконсина утверждают, что гелий-3 - это будущее американской энергетики.
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. При этом стоит отметить тот факт, что в настоящее время еще необходимо изучить техническую возможность осуществления подобных реакций.
Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
Гелий-3 очень важен, поскольку он является многообещающим кандидатом на роль топлива для ядерного синтеза. Просмотр в реальном времени Новости космоса и астрономии Россия будет добывать гелий-3 на Луне. 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. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне.
На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле»
В реголите Луны содержатся повышенные концентрации изотопа гелия-3. Однако появление гелия-3 на этой шахматной доске открывает нам наводящую на размышления и странную картину: Луна может стать Персидским заливом этого столетия. 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. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. 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.
Один из стартапов планирует добычу гелия-3 на Луне
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. Тем не менее Китайское космическое агентство уже в 2024 году планирует отправить на Луну еще три миссии по изучению южного полюса спутника и приступить к возведению Международной лунной исследовательской станции.
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! Стоимость такого количества «черного золота» по сегодняшним ценам составляет примерно 10 миллиардов долларов. Одна тонна гелия-3 гарантированно загрузит работой в течение года термоядерную электростанцию мощностью 10 ГВт. При этом суммарная мощность электростанций России равна 215 ГВт, так что получается, что для обеспечения энергетических потребностей нашей страны потребуется всего около 20 т гелия-3 в год, а вся мировая электроэнергетика потребит около 200 тонн это сырья за год работы. Выходит, что нескольких запусков транспортных космических кораблей в год полностью хватило бы, чтобы обеспечить сырьем все электростанции России. Сегодня запасы этого сырья только в верхних слоях естественного спутника Земли оцениваются примерно в 500 миллион тонн, таким образом, даже с учетом быстрого роста энергопотребления, полночное светило сможет снабжать человечество теплом и энергией 15 тысяч лет. А это куда больше, чем история отвела нефтяной эре. Добыча не будет легкой — одна тонна перспективного для переработки грунта содержит всего 10 миллиграмм гелия-3. При этом его предстоит отделить от обычного гелия-4, концентрация которого в 3 тысячи раз выше. Иными словами, говорит Эрик Галимов, чтобы добыть 1 тонну гелия-3, нужно переработать 100 миллионов тонн лунного грунта, то есть участок ее поверхности площадью 20 квадратных километров на глубину 3 метров! При этом доставка на Землю 1 тонны легкого изотопа гелия с Луны обойдется не дешевле 100 миллионов долларов. По расчетам американского астронавта Харрисона Шмитта, побывавшего в 1972 году на Луне в составе экипаже «Аполлона-17», использование гелия-3 в земной энергетике, учитывая все расходы на его добычу и доставку, становится коммерчески выгодным, когда производство термоядерной энергии с использованием этого сырья превысит мощность 5 ГВт. Фактически это означает, что уже одна электростанция на лунном топливе сделает его добычу и транспортировку рентабельной. По оценке Шмитта, предварительные расходы на стадии исследований обойдутся примерно в 15 млрд долларов. По словам Эрика Галимова, чтобы организовать добычу гелия-3 из лунного грунта, реголит необходимо нагреть до температуры 700 градусов Цельсия, после чего можно будет сжижать и извлекать нужный изотоп.
Внутри этого контейнера также находится небольшое устройство, которое будет нагревать образец и постепенно повышать температуру, пока она не достигнет 1000 градусов Цельсия. Таким образом, мы можем определить содержание гелия-3 при разных температурах , чтобы определить оптимальную температуру для его извлечения», — сказал Хуан. Помимо гелия-3, уран в лунном грунте является еще одним важным элементом и объектом изучения для атомной промышленности. Это исследование имеет не только большое значение для потенциальной эксплуатации таких ядерных энергетических ресурсов на Луне в будущем, но также имеет большое значение для научного изучения самой Луны и ее взаимоотношений с Землей», — сказал Ли Цзыин, глава Пекинского научно-исследовательского института геологии урана.
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. При этом стоит отметить тот факт, что в настоящее время еще необходимо изучить техническую возможность осуществления подобных реакций. Да и добыча этого вещества на Луне не будет легкой.
Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
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. Напомним, гелий — это ценное сырьё, которое на Земле извлекается из природного газа и благодаря своим свойствам находит широкое применение в различных областях: в авиационной, ракетно-космической, электронной, атомной промышленности и медицине. 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.
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.
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.
Сейчас, делая ставку на освоение Луны, исходят из того, что добыча "лунного" гелия-3 — это надолго.
Однако такая программа ограничена не только появлением гелиевых реакторов, которые и делают добычу этого изотопа столь желанной, но и развитием двигателестроения, а именно: созданием ТЯРД или хотя бы ГфЯРД, позволяющим получить доступ к альтернативным источникам гелия-3 и делающим лунный вариант неконкурентоспособным. 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.