В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. пишет Times, со ссылкой на китайского ученого. На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. 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. 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.
Новые сверхдержавы родятся на Луне
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.
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.
Гелий-3 может применяться в сверхпроводящих квантовых компьютерах, медицинских исследованиях и термоядерных реакторах. Стоимость 1 литра этого изотопа оценивается в тысячи долларов.
Вера Сергеева.
Все побежали и я побежал… О Луне снова вспомнили после того, как в самом начале XXI на ее Южном и Северном полюсе обнаружили большие запасы льда. Стало понятно, что колонизация спутника вполне возможна: прямо там на месте можно добывать питьевую и техническую воду, а также получать энергию из водорода. Девять стран уже объявили о своих проектах по освоению Луны Китай - лидер второй лунной гонки. Пекин впервые в истории высадил спускаемый аппарат на обратной стороне Луны. Успешно реализовал проект по забору и доставке на Землю лунного грунта. На 2030 год намечена пилотируемая экспедиция.
США намерены в 2025 году возобновить посещение Луны астронавтами. В 2024 году начнется строительство орбитальной станции. В этом проекте так же участвуют Япония и Европейское космическое агентство. Экспедиция с забором грунта и доставкой его на Землю запланирована на 2027 год. Высадка космонавтов ожидается в 30-е годы. В эти же время совместно с Китаем мы собираемся начать строительство обитаемой базы на лунной поверхности. В ее составе луноход и лунный посадочный модуль, который будет выполнять функции связи с Землей..
Япония отправила посадочный модуль Hakuto-R, в апреле он должен прилуниться. В 2024 году Hakuto-R Mission 2 доставит на поверхность царицы ночи первый луноход страны Восходящего Солнца. Европейский союз намерен исследовать лавовые трубы и пещеры ночного светила.
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. Гелий-3 еще считают немного перспективным, но все чаще озвучивается теория, согласно которой эффективнее будет добывать воду — она также понадобится для выпуска топлива непосредственно на Луне для полетов еще дальше. Так художник представляет грузовой транспорт для перевозки лунного грунта. На самом деле, чтобы добыть достаточное количество гелия-3, придется перелопатить не один миллион тонн местного «чернозема», и лопатами тут не обойтись. Фото: adamburnart.
Зачем американцы собрались присвоить Луну
Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом. Извлекать гелий-3 из недр Луны российский ученый предлагает с помощью своеобразных "лунных бульдозеров", которые после нагрева грунта будут сгребать изотоп с поверхности. 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.
Один из стартапов планирует добычу гелия-3 на Луне
Гелий-3 является побочным продуктом реакций, протекающих на Солнце. гелий-3 - космическое топливо будущего. эта добыча природных ископаемых на Луне может решить энергетический кризис, обеспечив человечество энергией на 10 000 лет впере.
Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3
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. 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.
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. Одна тонна гелия-3 эквивалентна 20 миллионам тонн нефти! Вы не опасаетесь, что частные владельцы лунных участков не дадут "бурить" на своих "землях"? Существует международное соглашение, по которому небесные объекты не могут находиться в собственности какого-либо государства. Продать землю может только собственник, а владельцев "ранчо" на Луне нет. Есть только желание зарегистрировать свои права. На деле же кто первый высадится на Луне, воткнет колышки, тот и станет хозяином участка.
Туристы помогут окупить лунный проект? Вы вроде как выражали готовность "эх, прокатить" их к спутнице Земли за 100 миллионов долларов? Подсчитали еще полтора года назад: для того чтобы свозить вокруг Луны туристов, необходимо до 200 миллионов долларов один запуск ракеты-носителя "Союз" с кораблем "Союз" и еще один - "Протона" с разгонным блоком. Если полетят два туриста за 100 миллионов каждый и один космонавт, то тогда это окупает полет. Не обидно ощущать себя "космическим извозчиком"? Нет космического транспорта - нет освоения космоса. Для нас рынок пилотируемых полетов формируют прежде всего космические агентства других стран.
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.
Гелий-3 так не образуется, и поэтому его количество на Земле ничтожно и исчисляется буквально килограммами. Запастись гелием космического происхождения с относительно большим содержанием гелия-3 можно в атмосферах Урана или Нептуна - планет достаточно больших, чтобы удержать этот легкий газ, или на Солнце. Оказалось, что к солнечному гелию подобраться проще: все межпланетное пространство заполнено солнечным ветром, в котором на 70 тысяч протонов приходится 3000 альфа-частиц - ядер гелия-4 и одно ядро гелия-3. Ветер этот чрезвычайно разрежен, по земным меркам он представляет собой самый настоящий вакуум, и "сачком" его поймать невозможно см. Зато солнечная плазма оседает на поверхности небесных тел, не имеющих магнитосферы и атмосферы, например на Луне, и, значит, можно опустошить какую-нибудь природную ловушку, исправно пополнявшуюся последние четыре миллиарда лет. В результате плазменной бомбардировки на Луну за это время выпало несколько сотен миллионов тонн гелия-3. Если бы весь солнечный ветер оставался на поверхности Луны, то кроме 5 граммов гелия-3 на каждом квадратном метре поверхности оказалось бы в среднем еще 100 килограммов водорода и 16 - гелия-4. Из этого количества можно было бы создать вполне приличную атмосферу, лишь немногим более разреженную, чем марсианская, или океан жидкого газа двухметровой глубины! Однако ничего подобного на Луне нет, и лишь очень малая доля ионов солнечного ветра навсегда остается в верхнем слое лунного грунта - реголите. А всего на Луне около миллиона тонн этого изотопа, по земным меркам очень много. При современном уровне мирового энергопотребления лунного топлива хватило бы на 10 тысяч лет, что примерно в десять раз больше, чем энергетический потенциал всего извлекаемого химического топлива газа, нефти, угля на Земле. Тем не менее с технической точки зрения процесс добычи довольно прост и в подробностях разработан энтузиастами колонизации Луны см. Чтобы обеспечить современную годовую потребность Земли в энергии, необходимо завезти с Луны всего лишь около 100 тонн гелия-3. Именно это количество, соответствующее трем-четырем рейсам космических челноков - шаттлов, и завораживает своей доступностью. Однако сначала надо перекопать около миллиарда тонн лунного грунта - не такое уж большое количество по меркам горной промышленности: например, угля за год в мире добывают два миллиарда тонн в России - около 300 миллионов тонн. Конечно, содержание гелия-3 в породе не слишком велико: например, разработка месторождений считается экономически эффективной, если золота в них содержится не менее нескольких граммов, а алмазов - не менее двух каратов 0,4 г на тонну. В этом смысле гелий-3 можно сравнить разве что с радием, которого с начала ХХ века было получено всего лишь несколько килограммов: после обработки тонны чистого урана получается только 0,4 грамма радия, не говоря уже о проблемах добычи самого урана. В начале прошлого века, в период романтического отношения к радиоактивности, радий был довольно популярен и известен не только физикам, но и лирикам: вспомним фразу В. Маяковского: "Поэзия - та же добыча радия. В грамм добыча, в год труды". Зато гелий-3 дороже практически любого вещества, используемого человеком, - одна тонна стоила бы как минимум миллиард долларов, если пересчитать энергетический потенциал гелия в нефтяной эквивалент по бросовой цене 7 долларов за баррель. Газ легко выделяется из реголита, нагретого до нескольких сотен градусов, скажем, при помощи зеркала-концентратора солнечных лучей. Не забудем, что еще надо отделить гелий-3 от гораздо большего количества других газов, в основном от гелия-4. 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.
Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
Гелий-3 переносится на Луну солнечным ветром и, как полагают, остается на поверхности, застряв в грунте, тогда как при достижении Земли он блокируется магнитосферой. По словам ученых, гелий накопился в лунном грунте благодаря постоянному воздействию солнечного ветра — потока ионизированных частиц, сообщает RT. Гелий-3 является побочным продуктом реакций, протекающих на Солнце. Компания планирует в 2026 году доставить на поверхность Луны демонстрационный аппарат, который возьмет образцы реголита, после чего попробует извлечь из них гелий-3.
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
Interlune планирует продемонстрировать добычу гелия-3 на Луне в 2026 году, а первый экскаватор должен заработать в 2028 году. Американский стартап Interlune намерен организовать добычу гелия-3 на Луне уже к 2030 году. Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3.