В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма. На Луне концентрация гораздо выше, минимальная оценка запасов превышает 500 тысяч тонн. Индия заявила о планах начать добычу ценного гелия-3 на Луне к 2030 году. Стартап Interlune, созданный бывшими руководителями Blue Origin, заявил о планах по добыче на Луне редкого гелия-3.
Открытие минерала
- На Луне ищут замену нефти — Forbes Kazakhstan
- Правила комментирования
- Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах? | Аргументы и Факты
- На луне редчайший гелий-3, который обладает слишком интересными характеристиками | Пикабу
Топливо будущего: где и зачем добывают 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. Солнце — пример космического объекта, где происходят природные термоядерные реакции Люди подобную реакцию могут повторить пока только в военных целях водородная бомба. Чтобы удержать такую энергию в каком-нибудь месте и использовать в своих целях, нужны более сложные технологии. Одним из теоретических вариантов являются термоядерные реакторы токамаки , в которых изначально планировалось синтезировать гелий из дейтерий-тритиевой смеси.
Главный недостаток системы — высокая радиоактивность трития, период полураспада которого составляет всего 12,5 лет. В промышленном реакторе внутренние стенки камеры сгорания необходимо будет менять через каждые несколько лет из-за радиационного разрушения материала. Кроме того, выделяемую энергию уносят в основном нейтроны, не имеющие электрического заряда и плохо взаимодействующие с веществом, что усложняет её сбор. Одним из лучших альтернатив является замена трития на гелий-3. Реакции дейтерий-гелиевой смеси практически радиационно безопасны, так как в них используются только стабильные ядра, и не производят неудобные нейтроны.
Он обладает уникальными свойствами, делающими его идеальным топливом для космических кораблей. Во-первых, гелий-3 является самым легким элементом во Вселенной, что делает его идеальным для использования в ракетных двигателях. Во-вторых, при его использовании образуется только водород и кислород, что делает процесс сгорания экологически чистым и безопасным. Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. Затем этот газ будет доставляться на Землю, где будет происходить его обработка и разделение на гелий-3 и другие элементы.
Он также сказал, что лунный грунт можно перерабатывать для получения ракетного топлива и пригодного для дыхания воздуха. Буш привел в качестве примера два способа переработки лунного грунта, но, вообще-то, список лунных полезных ископаемых довольно длинный... Имеющийся в лунном грунте кремний можно использовать для изготовления солнечных панелей, железо - для разных металлических конструкций, алюминий, титан и магний - для создания корабля, который отправится в космос подальше от Земли. Ну и, конечно же, на Луне собираются добывать изотоп гелий-3, который очень редок на Земле, а производство его в земных условиях очень дорого. В марте 2003 г. Недавно научный руководитель этого проекта академик китайской АН Оуянг Зиюань объявил о том, что уже на этом первом этапе исследования Луны Китай рассчитывает сделать большой вклад в науку и в развитие космических технологий. Так что китайский лунный проект обещает быстро окупить себя. В ходе первого этапа китайской программы исследования Луны планируется, помимо прочего, измерить толщину лунного грунта, оценить возраст поверхности и определить количество имеющегося там гелия-3 очень редко встречающегося на Земле изотопа гелия, который можно использовать в качестве топлива для термоядерного реактора по материалам SpaceDaily Интересные рассуждения о космических программах, нужных для получения запасов гелия-3, даны в статье кандидата технических наук, члена-корреспондента Академии космонавтики им. Циолковского Юрия Еськова «За чистым топливом — на Уран, опубликованной в "Российской газете", 11 апреля 2002 года. Автор пишет, что еще эффективнее, чем на Луне, искать гелий-3 в атмосферах дальних планет гигантов, например, Урана, где гелий-3 составляет 1:3000 что в тысячу раз больше, чем в лунном грунте. За 10 лет аппарат преодолеет трудно вообразимую дистанцию в 6 млрд. Фокус, однако, в том, что запускается он с высокой околоземной орбиты и вся жизнь его проходит в космосе, так что никаких экологических проблем для населения Земли он не создает. Система бесперебойного снабжения наземных ТЯЭС с суммарной мощностью 3 млрд. Запаса топлива аппарату хватит лишь в один конец: до цели он долетит с пустыми баками. Таким образом, обратная заправка без которой задача возвращения нереализуема оказывается фактически даровой. Возникает естественный вопрос: в какой степени существующие на сегодня технологии могут обеспечить функционирование такой системы? Главная проблема тут — бортовая энергоустановка. К нынешнему моменту накоплен огромный положительный опыт создания и эксплуатации реакторов наземных АЭС с мощностью 4 млн. Что касается размеров запускаемого беспилотного аппарата 450 тонн, в том числе 200 тонн топлива , то он по порядку величины соответствует массе МКС а в окончательном проекте масса МКС планируется еще большей ; суммарный же годовой грузопоток на орбиту 1900 тонн меньше, чем планируемый для стандартных программ космическая связь, телевещание и т. Подавляющее большинство элементов такого орбитального гелиево-водородного завода существует уже сегодня и благополучно действует в криогенной промышленности». Автор говорит, что даже при сегодняшнем уровне развития техники такой проект был бы вполне экономически рентабельным: «Отпускная цена электроэнергии в мире составляет от 5 до 10 центов за кВт. Из простейшей арифметики видно, что доставка с Урана гелия-3 будет оставаться рентабельной даже при цене 1 тонны в 10 млрд. Цена же выведения на орбиту одного подобного завода составляет 10 млн. Стали уже привычными слова, что наукоемкие отрасли ядерная, космическая и др. Случай с гелием-3 - тот самый случай. Этот способ, который позволит решить энергетическую проблему на достаточно длительное время, в случае, если найдутся возможности изыскать средства для его реализации, сможет стать шансом на прогресс российских наукоемких отраслей: как космонавтики что является предметом для отдельного разговора , так и термоядерной техники. В настоящий момент есть два магистральных направления в термоядерном синтезе: токамаки и лазерный синтез. Первый из этих вариантов сейчас реализуется в проекте международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Принцип действия токамака таков: в плазменном сгустке создавается электрический ток, и при этом, как у всякого тока, у него появляется собственное магнитное поле - сгусток плазмы как бы сам становится магнитом.
Кажется, Луна является богатым источником полезных ресурсов. Китайские ученые сделали пару сенсационных открытий Новый минерал на Луне — камень Чанъэ Новый для науки минерал в лунном грунте был обнаружен учеными из Пекинского научно-исследовательского института геологии. Ему было дано название Чангезит- Y , в честь лунной богини Чанъэ. Стоит отметить, что в ее честь названа и сама китайская программа по исследованию Луны. Новый минерал представляет собой прозрачный кристалл столбчатой формы и имеет радиус около 10 микрон. Он был обнаружен среди 140 тысяч частиц лунного грунта во время рентгеновского облучения. О находке было объявлено во время конференции 9 сентября 2022 года. Представители Международной минералогической ассоциации IMA подтвердили находку как новый минерал. Новый лунный минерал — Чангезит- Y Частицы лунного грунта под микроскопом После этого открытия, Китай стал третьей страной, которой удалось открыть новый для науки лунный минерал. Несколько новых соединений в рамках программы «Луна» в 1958-1976 годы были обнаружены советскими учеными. В 1970-е годы американские специалисты нашли в собранном астронавтами «Аполлона-11» грунте три минерала: пироксферроит, транквиллитит и армолколит.
Космонавтика
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. По данным издания ArsTechnica, в верхних слоях лунной поверхности содержится примерно 1 млн тонн гелия-3, тогда как производство одного грамма этого ресурса может потребовать переработки сотен тонн реголита.
В ИСРО не исключают, что после лунной ночи аппарат вновь сможет "проснуться" и продолжить движение.
Но даже за один день он сможет пройти около 1 км по лунной поверхности. За это небольшое расстояние он способен собрать и передать на Землю важную информацию о лунном грунте, в том числе о наличии в нем воды и гелия-3, указывают индийские ученые. Гелий-3 - побочный продукт процессов, протекающих на Солнце, на Земле его немного, поскольку нашу планету защищает атмосфера.
Это все равно что пытаться добыть золото из соленой морской воды. Однако американцы не отказываются от этой фантастической идеи. Потому что, по расчетам ученых, это хотя и очень дорого, но и очень выгодно. Такие расчеты в 2012 году сделал доктор физико-математических наук, заведующий отделом исследований Луны и планет Государственного астрономического института МГУ им. Ломоносова Владислав Шевченко. В США даже проводятся конкурсы на лучший проект лунного экскаватора, который сможет эффективно перерабатывать внеземной грунт и искать драгоценные ресурсы. Что еще там, на Луне? Кроме ценного гелия-3, на Луне за последние годы был обнаружен кислород, водород и значительные запасы воды в виде льда. Эти ресурсы будут крайне востребованы, если дело все-таки дойдет до колонизации Луны и строительства постоянных лунных баз.
Ученые уже придумали , как добывать воду и кислород прямо на спутнике Земли с помощью реактора, который способен поддерживать жизнь экипажа из шести-восьми человек. Если американцы будут копать грунт своими лунными экскаваторами, они обязательно откопают металлы: железо, алюминий, титан, торий, хром, магний. И добудут калий, натрий, кремний и фосфор. Американские ученые хорошо знают состав лунной почвы еще со времен миссии «Аполлон».
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. Куда нужно потратить остальные 2,5 миллиарда, ученый не уточнил.
Названы страны, для поездки в которые не нужен загранпаспорт
- На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем
- Другие новости
- Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году -
- Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна | The Spaceway
- Российские учёные оценили запасы изотопов гелия на Луне | Своё ТВ
- Поделиться
Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3
"Ученые посчитали, что 1 тонна гелия-3 в термоядерном реакторе даст столько энергии, сколько сжигание 15 миллионов тонн нефти. «Индия может создать производство на Луне для разработки огромных запасов ценного сырья — гелия-3 — и доставки его на Землю. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. Согласно теории, гелий-3 можно использовать в качестве компонента ядерного топлива, способного обеспечить энергией всю планету на долгие-долгие годы вперед.
Пациент Neuralink играет в шахматы мыслью, Добыча ГЕЛИЯ-3 на ЛУНЕ, Новое обновление робота H1
О позиции редакции главный редактор объявляет особо. Адрес электронной почты, номер телефона редакции: dd stv24. Телеканал: «СвоёТВ. Ставропольский край»: Москаленко В.
Росатом и технология извлечения Гелия-3 из жидкого гелия ПАО "Криогенмаш", дочернее предприятие Росатома, разработало и запатентовало технологию извлечения гелия-3, который может использоваться в термоядерных реакциях для производства электроэнергии. Была создана специальная установка по извлечению Гелия-3 из жидкого гелия.
Установка извлечения Не-3 из товарного жидкого гелия содержит внешний ожижитель гелия, блок ректификации, включающий ректификационную колонну с конденсаторами, трубопроводы, соединяющие ожижитель гелия и блок ректификации, и один или более отводящих тепло от конденсаторов рефрижераторов с избыточным обратным потоком, создаваемым за счет добавления жидкого гелия из внешнего ожижителя. Основные решения проверены опытом создания систем криогенного обеспечения Токамаков и ускорителей частиц. Вот некоторые из них: 1. Ядерная энергетика: гелий-3 может использоваться в ядерных реакторах в процессе термоядерного синтеза. При достаточно высоких температурах и давлениях гелий-3 может служить топливом для контролируемого термоядерного синтеза, который является источником энергии Солнца.
Термоядерная энергия обладает огромным потенциалом и может быть чистым и эффективным источником энергии в будущем. Научные исследования: гелий-3 используется в различных научных исследованиях, особенно в области физики и астрофизики. Он может быть использован в качестве рабочего газа в детекторах частиц и ядерных реакциях для изучения элементарных частиц, физических свойств материи и процессов в космосе. При вдыхании гелия-3 пациентом и последующем проведении МРТ, можно получить детальные изображения легких и оценить их функциональные характеристики.
Научные исследования: гелий-3 используется в различных научных исследованиях, особенно в области физики и астрофизики.
Он может быть использован в качестве рабочего газа в детекторах частиц и ядерных реакциях для изучения элементарных частиц, физических свойств материи и процессов в космосе. При вдыхании гелия-3 пациентом и последующем проведении МРТ, можно получить детальные изображения легких и оценить их функциональные характеристики. Это может помочь в диагностике и лечении заболеваний легких, таких как астма и хроническая обструктивная болезнь легких ХОБЛ. Разработка инерциально-конфайнментных систем: Гелий-3 может использоваться в различных технологиях, связанных с инерциальным конфайнментом плазмы для управляемого термоядерного синтеза. Это включает в себя исследования и разработку магнитных ловушек и других устройств, способных удерживать горячую плазму, содержащую гелий-3, в контролируемых условиях.
Важно отметить, что на данный момент промышленная эксплуатация гелия-3 ограничена из-за его редкости на Земле. Однако, как показали разработки Росатома, добыча Гелия-3 может значительно вырасти в ближайшем будущем. Ищете баллон с гелием в Москве? У нас вы можете купить баллон с гелием по выгодной цене и взять его в аренду. Мы предлагаем широкий выбор баллонов с гелием, включая портативные баллоны и баллоны под гелий вместимостью 40 литров.
Выяснили, что больше всего гелия содержится в минерале ильменит. На Луне он входит в морские базальты — породы, которые находятся в «лунных морях». Они получили название море Спокойствия и океан Бурь.
Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3
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. 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. В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта.
Американский стартап Interlune планирует 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. 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. РКК «Энергия» планирует промышленное освоение Луны для добычи экологически чистого топлива гелий-3, которого нет на Земле.
Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
Гелий-3 обладает большим энергетическим потенциалом, поэтому рассматривается в качестве перспективной альтернативы другим видам энергии. Газом планируется заменить обычный гелий в ядерных реакторах. Во-первых, изотоп нерадиоактивный, поэтому безопасен даже в случае утечки. Во-вторых, полученная энергия также экологически чистая.
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.
Это первые каменистые образцы с 1976 года, привезенные со спутника. Сообщается , что из образцов ученые смогли узнать, в какой концентрации в грунте Луны содержится гелий-3. Этот изотоп — наиболее безопасный и многообещающий источник ядерной энергии, который можно было бы добывать на спутнике Земли. По разным оценкам, его содержание в лунном грунте может быть от 0,5 до 2,5 миллиона тонн. Населению нашей планеты хватило бы этого источника энергии на пять тысяч лет.
По разным оценкам, на Луне находится от 500 тысяч до нескольких миллионов тонн этого вещества. Эксперты предполагают, что благодаря одной тонне гелия-3 можно получать энергию, эквивалентную той, что вырабатывается при сгорании 15 миллионов тонн нефти. Ранее стало известно, что индийская организация космических исследований ISRO сообщила об успешном выходе на окололунную орбиту исследовательской станции «Чандраян-2». Кроме того, ISRO попыталась осуществить прилунение посадочного модуля «Викрам», однако операция закончилась неудачей.
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.
Выходцы из Blue Origin собрались добывать гелий-3 на Луне в скором будущем
Добыча гелия-3 потребовала бы астрономические суммы для организации на Луне горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. По расчетам ученых, получение 1 грамма изотопа потребует переработку 150 тонн реголита. Такие сложности китайцев не пугают.
При добыче гелия-3 из реголита извлекаются также многочисленные вещества: водород, вода, азот, углекислый газ, азот, метан, угарный газ, — которые могут быть полезны для поддержания лунного промышленного комплекса. Проект первого лунного комбайна, предназначенного для переработки реголита и выделения из него изотопа гелия-3, был предложен еще группой Дж. В настоящее время частные американские компании разрабатывают несколько прототипов, которые, видимо, будут представлены на конкурс после того, как НАСА определится с чертами будущей экспедиции на Луну. Понятно, что, кроме доставки комбайнов на Луну, там придется возвести хранилища, обитаемую базу для обслуживания всего комплекса оборудования , космодром и многое другое. Считается, тем не менее, что высокие затраты на создание развитой инфраструктуры на Луне окупятся сторицей в плане того, что грядет глобальный энергетический кризис, когда от традиционных видов энергоносителей уголь, нефть, природный газ придется отказаться.
Главная технологическая проблема На пути к созданию энергетики на основе гелия-3 есть одна немаловажная проблема. Дело в том, что реакцию дейтерий-гелий-3 осуществить гораздо сложнее, чем реакцию дейтерий-тритий. В первую очередь, необычайно трудно поджечь смесь этих изотопов. Расчетная температура, при которой пойдет термоядерная реакция в дейтерий-тритиевой смеси, — 100-200 миллионов градусов. При использовании гелия-3 требуемая температура на два порядка выше. Фактически мы должны зажечь на Земле маленькое солнце. Однако история развития ядерной энергетики последние полвека демонстрирует увеличение генерируемых температур на порядок в течение 10 лет.
В 1990 году на европейском токамаке JET уже жгли гелий-3, при этом полученная мощность составила 140 кВт. Примерно тогда же на американском токамаке TFTR была достигнута температура, необходимая для начала реакции в дейтерий-гелиевой смеси. Впрочем, зажечь смесь еще полдела. Минус термоядерной энергетики — сложность получения практической отдачи, ведь рабочим телом является нагретая до многих миллионов градусов плазма, которую приходится удерживать в магнитном поле. Эксперименты по приручению плазмы проводятся уже многие десятилетия, но лишь в конце июня прошлого года в Москве представителями ряда стран было подписано соглашение о строительстве на юге Франции в городе Кадараш Международного экспериментального термоядерного реактора ITER — прототипа практической термоядерной электростанции. В качестве топлива ITER будет использовать дейтерий с тритием. Читайте также: Рассекреченные документы раскрывают проект «Горизонт»: лунный форпост армии США Термоядерный реактор на гелии-3 будет конструктивно сложнее, чем ITER, и пока его нет даже в проектах.
И хотя специалисты надеются, что прототип реактора на гелии-3 появится в ближайшие 20-30 лет, пока эта технология остается чистейшей фантастикой.
Получим большую практическую пользу", — заключил ученый. В настоящее время изотоп гелий-3 на Земле добывают в очень небольших количествах, исчисляемых несколькими десятками граммов в год. На Луне же запасы этого ценного изотопа составляют, по минимальным оценкам, около 500 тысяч тонн. При термоядерном синтезе, когда в реакцию вступает 1 тонна гелия-3 с 0,67 тоннами дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию примерно 15 миллионов тонн нефти.
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. На Луне находится около 10 миллионов тонн этого топлива.