Запасы гелия-3 на Луне исследователи оценили в около 1,3 млн тонн.
Колонизация Луны и добыча там гелия-3? Пока это фантастика из далекого будущего
Научно-популярное Космонавтика Стартап Interlune, основанный экс-сотрудниками Blue Origin, рассчитывает в ближайшие годы запустить на Луне добычу гелия-3. По планам, пилотный завод будет построен к 2028 году, а добыча развернётся в 2030-м, сообщает ArsTechnica. Гелий-3 — стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном, который производится путём термоядерного синтеза на Солнце и переносится солнечным ветром. Магнитосфера Земли отклоняет этот поток частиц, поэтому гелий-3 не встречается на Земле в природе и существует лишь в очень ограниченных количествах, появляясь в результате испытаний ядерного оружия и ядерных реакторов.
Однако такой подход вызывает ряд вопросов. Во-первых, научное сообщество интересуется, как стартап собирается добывать полезный газ из лунного реголита — абразивного, каменистого и загрязненного материала, находящегося на поверхности Луны. Во-вторых, как Interlune собирается отправлять гелий-3 на Землю? И наконец, если компания добьется успеха, есть ли уверенность в том, что у нее будет большой и устойчивый рынок для поддержки ее бизнеса? Однако в этом вопросе Мейерсон настроен оптимистично.
По его словам, хотя НАСА вложило десятки миллиардов долларов в программу "Артемида" программа, целью которой является возвращение людей на Луну , он убежден, что пришло время воспользоваться этими средствами передвижения и другими ресурсами для создания лунной горнодобывающей компании. По его словам, "есть клиенты, которые уже сегодня хотят их купить". Масштабный проект, который кажется прибыльным Гелий-3 способен обеспечить неограниченный запас энергии. Один литр оценивается в несколько тысяч долларов. Именно поэтому Министерство энергетики США работает над его переработкой. Учитывая это, Мейерсон говорит, что в краткосрочной перспективе гелий-3 будет востребован в индустрии сверхпроводящих квантовых вычислений и для медицинской томографии. В более отдаленной перспективе гелий-3 может быть использован в качестве топлива для термоядерных реакторов.
И весь гелий, который сегодня есть на Земле, образовался в результате радиоактивного распада. То есть на Земле существует практически только гелий-4. А гелий-3 образуется только на Солнце в результате происходящих там термоядерных реакций в основном на Солнце образуется гелий-4, но и гелия-3 там образуется тоже немало. С Солнца эти элементы разлетаются в пространство в виде так называемого "солнечного ветра" особый вид космических лучей. На Землю и другие планеты "солнечный ветер" не попадает: мешает атмосфера и магнитное поле. А вот, скажем, на Луну, лишенную атмосферы, частицы "солнечного ветра" попадают и "застревают" в поверхностном слое грунта. До некоторых пор эти факты представляли чисто теоретический интерес. В практической плоскости о гелии-3 заговорили, когда стало ясно, что нефть закончится в ближайшие десятилетия. Угля и газа хватит чуть подольше, но тоже не надолго. Очевидно, что единственный способ решения энергетической проблемы — это использование энергии атомного ядра. Однако и запасы урана тоже не бесконечны… Поэтому уже полвека неизменно популярна идея использования термоядерного синтеза. В термоядерных реакциях, происходящих на Солнце, четыре атома легкого изотопа водорода соединяются в один атом гелия с выделением энергии. Именно это низкое сечение реакции обеспечивает устойчивость Солнца — иначе на нем шла бы не устойчивая термоядерная реакция, а термоядерный взрыв. Для термоядерных реакций, производимых на Земле, нужен "тяжелый водород" - дейтерий. Однако, кроме дейтерия, для термоядерной реакции нужен второй компонент, атом которого должен быть в 3 раза тяжелее водорода. Это может быть либо "сверхтяжелый водород", который называется тритий, либо тот самый гелий-3. Тритий на Земле не существует, кроме того, он очень сильно радиоактивен и неустойчив. Именно такая реакция рассматривается как основная в планируемых проектах, в частности, в создаваемом международном проекте ИТЭР. Однако недостатком такой реакции является, во-первых, необходимость для нее сильно радиоактивного трития, а, во-вторых, то, что в ходе такой реакции возникает сильное нейтронное излучение. Поэтому в последнее время создаются проекты «безнейтронной» термоядерной реакции, топливом для которой служит гелий-3 — легкий изотоп гелия. Преимущество реакций на гелии-3 по сравнению с дейтериево-тритиевой реакцией в том, что, во-первых, для нее не требуется радиоактивных изотопов в качестве топлива, а, во-вторых, получаемая энергия уносится не с нейтронами, а с протонами, из которых извлечь энергию будет легче. Единственная проблема — практическое отсутствие гелия-3 на Земле. Но, как сказано выше, гелий-3 есть в лунном грунте. Поэтому для того, чтобы иметь источники энергии после того, как подойдет к концу ископаемые виды топлива, космические агентства разных стран разрабатывают планы строительства базы на Луне, которая будет перерабатывать лунный грунт который называется реголит , добывать из него гелий-3 и в сжиженном виде доставлять его на термоядерные электростанции на Земле. Одной тонны гелия-3 хватит, чтобы обеспечить энергетические потребности всего человечества на несколько лет, что окупит все затраты на создание лунной базы. Буш уже поставил задачу: создать американскую лунную базу в 2015-2020 годах. А что же сегодня предпринимается в России? Приведем подборку сообщений информационных агентств "Россия может возобновить лунную программу в течение нескольких лет 15 января 2004 г. По словам Моисеева, "со стороны ученых поступает много инициатив по организации экспедиций на Луну и Марс, однако пока неизвестно, какая из них будет включена в федеральную программу".
По современным прикидкам, запасы гелия-3 на Луне на три порядка больше — 109 т. Кроме Луны, гелий-3 можно найти в плотных атмосферах планет-гигантов, и, по теоретическим оценкам, запасы его только на Юпитере составляют 1020 т, чего хватило бы для энергетики Земли до скончания времен. Проекты добычи гелия-3 Реголит покрывает Луну слоем толщиной в несколько метров. Реголит лунных морей богаче гелием, чем реголит плоскогорий. Следовательно для того, чтобы добыть драгоценный изотоп, необходимо переработать огромное количество рассыпчатого лунного грунта. С учетом всех особенностей технология добычи гелия-3 должна включать следующие процессы: 1. Добыча реголита. Специальные «комбайны» будут собирать реголит с поверхностного слоя толщиною около 2 м и доставлять его на пункты переработки или перерабатывать непосредственно в процессе добычи. Выделение гелия из реголита. При нагреве реголита до 600? С — почти весь гелий. Нагрев пыли предлагается вести в специальных печах, фокусируя солнечный свет либо пластмассовыми линзами, либо зеркалами. Доставка на Землю космическими кораблями многоразового использования. 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.
Китай находит гелий-3 на Луне: начинается великая гонка
Стартап Interlune, созданный бывшими руководителями Blue Origin, заявил о планах по добыче на Луне редкого гелия-3. Как уже было сказано, на Земле природный гелий-3 добывать если и возможно, то абсолютно не эффективно, а искусственное производство покрывает только интересы учёных. Избирательное обогащение лунного реголита солнечным гелием в зависимости от минерального состава приводит к неоднородному региональному распределению месторождений изотопов гелия на Луне. Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3.
На Луну спешим летим!:-) ГЕЛИЙ-3 забрать хотим!:-)
Добыча гелия-3 на Луне имеет пару серьезных проблем, решением которых и занимаются ученые. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. Просмотр в реальном времени Новости космоса и астрономии Россия будет добывать гелий-3 на Луне. пишет Times, со ссылкой на китайского ученого.
Стартап по добыче полезных ископаемых на Луне Interlune хочет начать добывать гелий-3 к 2030 году
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. Сегодня невозможно оценить влияние, которое чистая и обильная термоядерная энергия окажет на мир.
Препятствия на пути строительства работающего реактора могут быть устранены к середине этого века, и эта возобновленная космическая гонка может еще больше приблизить время. Все связано с нашей способностью вернуть на Землю образцы, гораздо большие, чем «волосы», собранные китайцами. А «волосы», однако, имеют принципиальное значение: они приносят очко в пользу Китая в решающем матче. Страна, которая будет контролировать источник энергии, обеспечивающий работу технологической цивилизации, будет контролировать Землю.
Джанлука Риччио, креативный директор Melancia adv, копирайтер и журналист.
Оказалось, что лунный реголит относительно богат на 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.
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.
Это счётчики для измерения нейтронного потока. К примеру, нейтронные мониторы используют для обнаружения незаконно перевозимых делящихся материалов и предотвращения ядерного терроризма. Также гелий-3 используют для достижения сверхнизких температур. Откачкой паров гелия-4 под вакуумом можно получить температуры до 0,7 К. Если же откачивать пары гелия-3, то можно вплотную приблизиться к условной границе криогенных и сверхнизких температур 0,3 К.
Путём растворения жидкого гелия-3 в гелии-4 достигают милликельвиновых температур около 0,02 К. Самым же полезным видом применения гелия-3 является термоядерное топливо. Однако именно этого человечество ещё пока делать и не может ввиду отсутствия гелия-3 в необходимых количествах, а также сырой технологии создания и эксплуатации токамаков. Но в теории гелий-3 является чуть ли не идеальным вариантом ядерного топлива. Дейтерий-гелиевые реакции не производят радиоактивные отходы в том числе в случае аварий , обладают высокой энергоэффективностью, вместо малополезных нейтронов выделяют протоны, которые могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, а реакторы, по расчётам учёных, будут иметь меньшие эксплуатационные затраты. В чём проблема добычи гелия-3 Как уже было сказано, на Земле природный гелий-3 добывать если и возможно, то абсолютно не эффективно, а искусственное производство покрывает только интересы учёных. На Луне же находятся огромные запасы данного природного топлива.
По данным издания World Security Network, стоимость добычи 1 тонны гелия-3 на спутнике Земли может составлять около 3 миллиардов долларов на 2014 год. Учитывая разницу в энергетической эффективности изотопа гелия и нефти и другие сложные расчёты, даже такая сумма является экономически выгодной. Однако есть нюанс.
На Луне обнаружили новый минерал: почему это важно для энергетики
| Луна и грош, или история гелиевой энергетики | Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. |
| Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна | В лунном реголите гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром. |
| Новые сверхдержавы родятся на Луне | Стартап Interlune, основанный экс-сотрудниками Blue Origin, рассчитывает в ближайшие годы запустить на Луне добычу гелия-3. |
| Колонизация Луны и добыча там гелия-3? Пока это фантастика из далекого будущего | Компания планирует в 2026 году доставить на поверхность Луны демонстрационный аппарат, который возьмет образцы реголита, после чего попробует извлечь из них гелий-3. |
| Telegram: Contact @ostation | Компания планирует в 2026 году доставить на поверхность Луны демонстрационный аппарат, который возьмет образцы реголита, после чего попробует извлечь из них гелий-3. |
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
На Луне же количество гелия-3, попавшего на наш спутник из солнечного ветра, по оценкам, сотни миллионов тонн. Гелий-3 же в относительно больших количествах содержится в космическом гелии, который образуется, например, на Солнце при термоядерных реакциях. Гелий-3 является побочным продуктом реакций, протекающих на Солнце. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. Гелий-3 есть и на Земле, но в крайне незначительных количествах. На Луне концентрация гораздо выше, минимальная оценка запасов превышает 500 тысяч тонн.
Добро пожаловать!
- Российские учёные изучили запасы изотопов гелия в месторождениях на Луне
- Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
- На Луне ищут замену нефти — Forbes Kazakhstan
- Что такое гелий-3 и где его искать
- Новые сверхдержавы родятся на Луне
- Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
Колонизация Луны и добыча там гелия-3? Пока это фантастика из далекого будущего
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 такой подход вызывает ряд вопросов.
Во-первых, научное сообщество интересуется, как стартап собирается добывать полезный газ из лунного реголита — абразивного, каменистого и загрязненного материала, находящегося на поверхности Луны. Во-вторых, как Interlune собирается отправлять гелий-3 на Землю? И наконец, если компания добьется успеха, есть ли уверенность в том, что у нее будет большой и устойчивый рынок для поддержки ее бизнеса?
Однако в этом вопросе Мейерсон настроен оптимистично. По его словам, хотя НАСА вложило десятки миллиардов долларов в программу "Артемида" программа, целью которой является возвращение людей на Луну , он убежден, что пришло время воспользоваться этими средствами передвижения и другими ресурсами для создания лунной горнодобывающей компании.
Другие пришедшие позднее участники, такие как Япония, Индия и еще ряд стран, также активно включились в состязание, оповестив мир о своих планах и технических разработках, придавая тем самым свежий импульс глобальному прогрессу в развитии новых технологий. Так что затихшее на время состязание по разведке возможностей и освоению богатств нашего спутника обещает возобновиться с новой силой. И богатства эти — грандиозные возможности для выработки энергии, которую намереваются излить на Землю, утоляя надвигающийся энергетический голод. Первым делом предполагается освоить лунные запасы гелия-3, хотя и не вполне возобновляемые, но тем не менее непомерные, а заодно получать энергию от такого «возобновляемого» источника, как Солнце, с помощью солнечных батарей.
Лунные запасы О существовании на Луне гелия-3 узнали после анализа ее грунта, доставленного автоматическими станциями, а также вручную — ведь только в последнюю экспедицию американские астронавты прихватили с собой 117 кг такового грунта. Гелий-3 заносился на Луну солнечным ветром миллиарды лет и считается самым перспективным источником дешевой энергии благодаря способности вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. Однако для этого потребуются температуры порядка миллиарда градусов, что пока неосуществимо. Теоретически его использование предпочтительнее в дейтерий-тритиевом синтезе, о котором часто пишут, поскольку здесь в ходе реакции получаются свободные протоны вместо нейтронов, способных просуществовать за пределами реактора значительно дольше, а потому более опасных. По расчетам, общие запасы гелия-3 составляют 500 млн тонн, что примерно 36 г на тонну грунта, так что с одного кв. При термоядерном синтезе всего лишь из килограмма гелия-3 выделяется 19 МВт, а из одной тонны — энергии столько же, как при сжигании 15 млн тонн нефти.
Чтобы обеспечивать энергией всю Землю на протяжении года, его потребуется всего-то 30 тонн. Так что его использование даст возможность полностью обеспечить всю Землю энергией на протяжении более 1000 лет. Недавно было заявлено, что гелия-3 хватит на 5000 лет. На нашей же планете таковой изотоп, по сути, отсутствует, в недрах его содержится не больше 1000 тонн, а концентрация слишком низка для рентабельной промышленной добычи. Насчет гелия-3 обсуждаются два варианта: либо перебрасывать его на Землю с помощью ракет и вырабатывать электроэнергию в земных реакторах, либо создавать таковые прямо на Луне и передавать вырабатываемую энергию, преобразуя в виде потоков, например по лазерному лучу. Считается, что это даже предпочтительнее, поскольку отпадает надобность в транспортировке, и, кроме того, тем же способом предполагается передавать на Землю энергию от солнечных батарей.
Батареи намечается расположить по лунному экватору, развернув на площадях в несколько десятков кв. Уже идут работы по созданию самодвижущихся роботов, которые вместо людей будут осваивать Луну, строить установки по производству солнечных батарей из лунных материалов, а также по обогащению и переработке пород, содержащих гелий-3.
Роль гидроэнергетики, ветровых генераторов, установок, использующих внутреннее тепло Земли, вероятно, будет возрастать. Однако даже в совокупности перечисленные варианты не обеспечат полного замещения углеводородного топлива. Главный недостаток большинства из них в том, что они рассчитаны на потребление рассеянной энергии с малой удельной мощностью. Аккумулирование ее требует больших поверхностей или объемов энерговоспринимающих устройств.
Значит, даже при теоретически больших ресурсах реальная возможность применения этих источников ограничена. Правда, есть еще уголь. Его хватит лет на двести, но сжигание связано с большой экологической нагрузкой. Да и топливная эффективность относительно мала. Поэтому, хотя в ежегодной мировой добыче уголь 4,9 млрд. И если покрывать хотя бы половину мировой потребности в энергии за счет угля, доступные источники будут исчерпаны в течение 50 - 60 лет.
Принципиальное разрешение проблемы может дать только ядерная энергия. Но развитие атомной отрасли сдерживается ее главными недостатками: необходимостью захоронения радиоактивных отходов, отработавших реакторов и конструкционных материалов, катастрофическими последствиями возможных аварий. Вместе с тем запасы урана-235 235U ограничены. Правда, разработка технологий ядерного деления на быстрых нейтронах позволит перейти от использования редкого изотопа 235U к более чем в 100 раз распространенному 238U, а также к использованию тория. На определенный период это снимет дефицит источников делящихся материалов. Но страшный бич - радиоактивные отходы - останется.
Их захоронение уже ныне представляет грозную опасность. Массовое развитие атомной энергетики, основанное на делении тяжелых ядер, неизбежно имело бы катастрофические последствия для экологии. Поэтому такой вариант не может рассматриваться как окончательный или даже долговременный. Сегодня промышленная атомная энергия вырабатывается только за счет реакции деления ядер урана. С термоядерной же энергией человечество знакомо пока только по водородной бомбе. Установок, осуществляющих управляемый синтез, до сих пор нет, хотя над решением проблемы наука бьется более полувека.
В настоящее время удалось почти вплотную приблизиться к цели. Полагают, она будет достигнута в ближайшие годы при реализации проекта Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Это будет ядерная реакция дейтерия D - тяжелого стабильного изотопа водорода с тритием T - тяжелым радиоактивным изотопом водорода. Реакция дейтерия с гелием-3 требует более жестких условий, то есть очень высоких температур. А самое удивительное: синтез, основанный на использовании изотопа 3He, может быть экологически чистым. Кажется фантастическим, что существует термоядерный процесс, практически не несущий радиоактивность.
Но это - факт. Они легко проникают внутрь любых материалов, взаимодействуют с химическими элементами и делают их радиоактивными. В итоге возникающих повреждений материалы быстро становятся непригодными к дальнейшему употреблению, требуют изъятия и захоронения в виде радиоактивных отходов. Именно в этом ее уникальность, обеспечивающая ряд замечательных преимуществ. Во-первых, протоны - заряженные частицы - не проникают в глубь материалов. Поэтому в отличие от нейтронов они не делают их радиоактивными.
В-третьих, поскольку протоны - заряженные частицы, а электрический ток - поток заряженных частиц, становится реальным прямое преобразование термоядерной энергии в электрическую, минуя тепловую. Это позволит в случае 3He применить гораздо более эффективные инженерные решения для отбора энергии и в целом почти вдвое поднять КПД указанного процесса преобразования. И наконец, в-четвертых, практическое отсутствие радиоактивности и взрывоопасности делает установки термоядерного синтеза на He совершенно безопасными в аварийных условиях, в том числе при природных катастрофах, террористических актах и т. Но с увеличением температуры и при избытке 3He в смеси гелия-3 с дейтерием влияние этого побочного "фона" сводится к минимуму. Это - вопрос более отдаленного будущего. Итак, экологическая чистота и энергетическая эффективность делают термоядерный синтез на гелии-3 непревзойденным источником энергии.
Правда, на пути к достижению конечной цели - две фундаментальные трудности. Первая: такого изотопа гелия на Земле практически нет. Он есть на Луне. Но можно ли там организовать его добычу с последующей доставкой на нашу планету? Насколько это экономически целесообразно? Вторая трудность в том, что пока отсутствует технология управляемого термоядерного синтеза.
Задача не решена, несмотря на многолетние усилия даже для более простой реакции синтеза на дейтерии и тритии. Впрочем, прежде всего нужно оценить, насколько реальна добыча и доставка гелия-3 с Луны в необходимых количествах и каковы в действительности его запасы там? Этот поток, называемый солнечным ветром, попадает на поверхность Луны. В отсутствие активных геологических процессов и круговорота веществ пылевидный материал, называемый реголитом, миллиарды лет накапливает приносимые частицы, в том числе гелия. В среднем содержание 3He в поверхностном слое мощностью 3 m составляет около 4 ppb частей на миллиард. В районах развития высокотитанистых базальтов "лунных морей" концентрация изотопа может достигать 20 ppb и более.
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.
Технологически все эти процедуры хорошо известны и достаточно просты. Ученый предлагает нагревать сырье в «солнечных печах», которые с помощью больших вогнутых зеркал будут фокусировать солнечный свет на реголите. При этом из грунта могут быть выделены содержащиеся в нем водород, кислород и азот. Таким образом, лунная промышленность могла бы производить не только сырье для земной энергетики, но и топливо для перевозящих его ракет, а также воду и воздух для работающих на этих предприятиях людей.