"Ученые посчитали, что 1 тонна гелия-3 в термоядерном реакторе даст столько энергии, сколько сжигание 15 миллионов тонн нефти. 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. Гелий-3 же в относительно больших количествах содержится в космическом гелии, который образуется, например, на Солнце при термоядерных реакциях. Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов.
Луна и грош, или история гелиевой энергетики
| Луна . Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий . | Специалисты стартапа Interlune разработали стратегию по добыче гелия-3 на Луне и последующей доставке его на Землю. |
| Китай проанализировал количество гелия-3 на Луне | Стартап Interlune, основанный экс-сотрудниками Blue Origin, рассчитывает в ближайшие годы запустить на Луне добычу гелия-3. |
| Китай обнаружил на Луне новый минерал и ценный источник гелия-3 | Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне. |
| Китай проанализировал количество гелия-3 на Луне | По словам учёных, «имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией, как минимум, на пять тысяч лет вперёд» (цитата по РИА Новости). |
| Стартап Interlune планирует к 2030 году начать добычу гелия-3 на Луне / Хабр | «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он. |
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
Основанная в 2022 году в США компания Interlune планирует заняться добычей изотопа гелий-3 на поверхности Луны с целью транспортировки на Землю и последующей продажи на коммерческих условиях. Гелий-3 является побочным продуктом реакций, протекающих на Солнце. Что касается доставки гелия-3 на Землю, то в этом могут помочь SpaceX или Blue Origin, которую ранее возглавлял Мейерсон.
Энергетика на Гелие-3
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.
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. Есть также следы некоторого количества ценных минералов и других ископаемых на Луне см.
Но, пожалуй, самым ценным на поверхности Луны может быть гелий-3 He3.
Как ранее писал Лайф, в течение ближайших пяти лет на Луну собираются отправить три аппарата. Один из них — "Луна-25" — займётся поисками водяного льда на южном полюсе, ещё один — "Луна-27" — возьмёт пробы грунта. Стоит отметить, что ещё в 2006 году в ракетно-космической корпорации "Энергия" говорили, что главной целью России на Луне будет разработка гелия-3.
Ключевая технология Interlune — это процесс добычи газа на Луне. Компании, вероятно, придётся переработать от десятков до сотен тонн лунного реголита для производства одного грамма гелия-3. Для этого Interlune разработала некое устройство, подобности о котором не разглашаются. Мейерсон называет его «энергоэффективным процессором». Венчурная компания Seven Seven Six возглавила последний раунд сбора средств для Interlune. Инвесторы ожидают появления в ближайшем будущем рынка гелия-3 и видят значительный потенциал его развития, если добыча гелия-3 на Луне станет реальностью. Вечерний 3DNews Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий. Материалы по теме.
На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем
Адрес электронной почты, номер телефона редакции: dd stv24. Телеканал: «СвоёТВ. Ставропольский край»: Москаленко В. Адрес электронной почты, номер телефона редакции: info stv24.
Не созданы еще для этого термоядерные реакторы, технология совершенно не развита, и не было ни одного положительного эксперимента по проведению термоядерного синтеза на Земле с использованием магнитной ловушки. Есть различные предсказания, огромное количество модельных расчетов, но аппарата, который бы дал хороший положительный выход энергии в течение продолжительного времени, нет. Поэтому тратить огромные деньги на то, чтобы разрабатывать гелий-3 на Луне, сейчас бессмысленно. Особенно при тех космических технологиях, которые у нас есть».
Фото: NASA По решению Международной авиационной федерации ФАИ 12 апреля — день, когда в 1961 году человек, преодолев притяжение Земли, впервые взлетел в космическое пространство, отмечается как Всемирный день авиации и космонавтики. Это эпохальное событие пробудило в те времена небывалое воодушевление у жителей Земли, породив грандиозные надежды на предстоящее вскоре освоение космоса, ближайших планет, а затем и всей Вселенной, с обретением новых невообразимых возможностей и знаний. Но мало кто сейчас помнит, что за два года до триумфального полета Юрия Гагарина, 12 сентября 1959 года, первой достигла Луны советская автоматическая станция «Луна-2», а следом, 4 октября 1959-го, стартовала «Луна-3», которая 7 октября произвела облет Луны, передав на Землю снимки ее обратной стороны. Все это раззадорило американцев, которые десятилетие спустя, в 1969 году, первыми ступили на поверхность Луны. Но через пару десятилетий рассвет космической эры сменился закатом с постепенным забвением былых надежд. И вот теперь забрезжил новый рассвет. По его мнению, Луна интересна прежде всего интенсивным развитием космических технологий, которые в последние десятилетия очень сильно затормозились.
Новые ракеты, которые делают американцы, якобы частные, коммерческие, похоже, очень низкого качества, их запуски постоянно отодвигаются. Они плохо летают. Так что сейчас мы видим шаг назад в развитии космической техники, и в этом плане лунная программа могла бы, конечно, подхлестнуть такое развитие», — говорит Дмитриев. Но тут нужно четко понимать: без создания могучей околоземной орбитальной космической станции с большим количеством состыковочных и расстыковочных узлов и манипуляторов, с возможностью собирать космический аппарат на орбите Земли — без этого шаг в сторону Луны, как еще Циолковский говорил, бессмыслен. Летать с Земли на Луну очень дорого, в то время как с околоземной орбиты, преодолев первые 8 км в секунду, летать гораздо проще. Не потребуется тащить этот огромный разгонный блок, а будет запускаться только модуль, который должен долететь до Луны, сесть, затем улететь и вернуться на околоземную орбитальную станцию. Для таких перелетов потребуются скорости менее 3 км в секунду.
Эта «лунная лихорадка» во многом похожа на золотую лихорадку в Калифорнии, но без золота. Сбор гелия-3 может изменить эту ситуацию, извлекая выгоду из ресурсов на Луне. Для добычи гелия-3 придётся решить немало технических задач. Необходимо разработать способ извлечения газа из лунного реголита — абразивного, каменистого и похожего на грязь материала с поверхности Луны. Затем гелий-3 нужно отправить на Землю, что на данный момент нереализуемо. Наконец, потребуется организовать большой и устойчивый рынок сбыта добытого изотопа на Земле.
NASA инвестирует десятки миллиардов долларов в программу «Артемида» по высадке людей на Луну, Мейерсон хочет использовать эти транспортные, энергетические и другие ресурсы, чтобы основать горнодобывающую компанию на Луне. Гелий-3 — стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном. Он возникает в результате термоядерного синтеза на Солнце и затем переносится солнечным ветром.
Вторая космическая скорость для Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — соответственно: 60.
Время полета по гомановским траекториям в годах : 2. Левантовский Учитывая, что минимальное требование для подобных проектов — это ГфЯРД уместнее рассматривать время полета по параболическим траекториям. Время полета по параболическим траекториям в годах : 1. Левантовский Безусловно то, что задача добычи гелия-3 в атмосферах планет-гигантов, при использовании термохимических двигателей не имеет удовлетворительного решения.
Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3
Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. Компания из США Interlune привлекла дополнительные инвестиции в размере 15 млн долларов и намерена начать добычу гелия-3 на Луне. Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов. Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3.
Китай будет добывать гелий-3 на Луне
В настоящее время гелий-3 не добывается из природных источников, а создаётся при распаде искусственно полученного трития. Изотоп в основном используют в лабораториях, им наполняют детекторы ионизирующего излучения. С помощью таких детекторов можно вычислить незаконно перевозимые радиоактивные вещества. Гелий-3 также обладает большим энергетическим потенциалом. Его рассматривают в качестве альтернативного источника энергии.
По сообщению китайского информационного агентства Синьхуа , «Чангезит- Y » представляет собой разновидность прозрачного столбчатого кристалла радиусом около 10 микрон, который был обнаружен в частицах лунного базальта. Проанализированный образец, который уже был утверждён Международной минералогической ассоциацией как новый минерал, был обнаружен среди лунных образцов, доставленных миссией «Чанъэ-5» в 2020 году. Китайский лунный пробоотборник. Гелий-3 очень важен, поскольку он является многообещающим кандидатом на роль топлива для ядерного синтеза. Он известен как единственный стабильный изотоп, в котором протонов больше, чем нейтронов.
Луна Gettyimages. Об исследовании RT рассказали в пресс-службе института. Авторы работы установили, что концентрация в реголите лунном грунте изотопов гелия зависит от химического состава и структуры кристаллической решётки элементов, составляющих различные лунные породы. Так, в вулканическом стекле гелий присутствует в очень низкой концентрации, как и в минералах лунных материковых пород — плагиоклазе анортите и битовните. 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.
В интервью Ars Technica Роб Мейерсон, один из основателей Interlune и бывший президент Blue Origin, сказал, что компания надеется отправить свой комбайн с одной из предстоящих коммерческих лунных миссий при поддержке NASA. По словам Мейерсона, план состоит в том, чтобы к 2028 году иметь на Луне пилотную установку и начать работу к 2030 году. Ресурс, на который она нацелена, гелий-3, может использоваться на Земле для таких приложений, как квантовые вычисления, медицинская визуализация и, возможно, когда-нибудь в будущем в качестве топлива для термоядерных реакторов.
Космонавтика
На Луне концентрация гораздо выше, минимальная оценка запасов превышает 500 тысяч тонн. Высказанная среди прочих предложений задача создания обитаемой станции на Луне отчасти основывается на заманчивой идее использовать уникальные лунные запасы гелия-3 для получения энергии на Земле. Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3. Interlune планирует продемонстрировать добычу гелия-3 на Луне в 2026 году, а первый экскаватор должен заработать в 2028 году. «Индия может создать производство на Луне для разработки огромных запасов ценного сырья — гелия-3 — и доставки его на Землю. В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта.
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
Гелий-3 является побочным продуктом реакций, протекающих на Солнце. Амбициозные планы добычи гелия-3 на Луне, на полном серьезе рассматриваемые не только космическими лидерами (Россия и США), но и новичками (Китай и Индия), связаны с надеждами, которые возлагают на этот изотоп энергетики. Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3.
Китай проанализировал количество гелия-3 на Луне
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. Если в космосе окажутся десятки тысяч человек, им придется жить в условиях вакуума самостоятельно, без детального присмотра с Земли, и обеспечивать себя водой, воздухом, топливом, основными строительными материалами. Впрочем, водорода, кислорода и металлов на Луне достаточно.
Многие из них могут быть получены как побочный продукт добычи гелия. Тогда, вероятно, гелий-3 сможет стать выгодным товаром для торговли с Землей.
Разведка редкого гелия-3 на Луне: история и результаты исследований Редкий гелий-3 является ценным ресурсом для различных промышленных отраслей, включая термоядерную энергетику. Несмотря на то, что на Земле его запасы ограничены, ученые обнаружили высокие концентрации этого элемента на Луне. Изучение редкого гелия-3 на Луне началось еще в 1970-х годах благодаря программам «Аполлон» и «Луна». С тех пор проводилось несколько миссий космических аппаратов для более детального изучения данного ресурса.
Результаты исследований показали, что запасы редкого гелия-3 на Луне достаточно велики, чтобы использовать в термоядерной энергетике на протяжении нескольких столетий. Также этот элемент может быть использован для создания эффективных реакторов, которые могут стать ключевыми в будущем энергетическом секторе. Поиски гелия-3 на Луне: технологии и препятствия Поиск редчайшего гелия-3 на Луне является одной из самых интересных задач современной космической науки. Так как гелий-3 не выделяет радиацию и не производит опасных отходов, он может стать ключевым компонентом в новых проектах ядерной энергетики. Поиск этого элемента на Луне осложняется техническими и экономическими препятствиями.
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. Вопрос добычи гелия-3 анализировался экспертами в ходе слушаний по вопросам будущего исследования и освоения Луны, состоявшихся в апреле 2004 года в Подкомитете по космосу и аэронавтике комитета по науке палаты депутатов Конгресса США. Их вывод был однозначен: даже в отдаленном будущем добыча гелия-3 на Луне совершенно невыгодна.
Как отметил Джон Логсдон, директор Института космической политики из Вашингтона: «Космическое сообщество США не рассматривает добычу гелия-3 в качестве серьезного предлога для возвращения на Луну. Лететь туда за этим изотопом все равно что пятьсот лет назад отправить Колумба в Индию за ураном. Привезти-то он его может, и привез бы, только еще несколько сотен лет никто не знал бы, что с ним делать». Добыча гелия-3 как национальный проект «Мы говорим сейчас о термоядерной энергетике будущего и новом экологическом типе топлива, которое нельзя добыть на Земле.
Получается, что заменить нефть в мировой энергетике через несколько десятилетий сможет только управляемый термоядерный синтез. Пока альтернативы ему ученые не видят. Кроме того, они несут угрозу радиоактивного загрязнения.
Подчинение термоядерной энергии мирным задачам своей главной задачей еще в 1950-х годах обозначил один из авторов советской водородной бомбы академик Андрей Сахаров. Но эта большая мечта так и осталась нереализованной. Какое же топливо идеально для термоядерной электростанции? Поэтому практическое значение может иметь только синтез с участием самых легких ядер», — поясняет директор Института ядерного синтеза, председатель ученого совета Курчатовского центра Валентин Смирнов. Поэтому сегодня наиболее близка к требованиям промышленного использования реакция дейтерий — гелий-3. В результате этой реакции выделяются не нейтроны, а положительно заряженные протоны и инертный гелий-4. Плюсы применения гелия-3 в электростанциях весьма существенны: исходное сырье и продукты реакции, в отличие от вариантов с другим сырьем, не обладают радиоактивностью.
А, кроме того, идет прямое преобразование энергии реакции в электрическую минуя тепловой цикл превращения воды в пар с присущими ему потерями, снижающими КПД станции. Ведь продукты реакции протоны и ядра гелия можно тормозить в электрическом поле и напрямую возбуждать ток в нагрузке. Еще один плюс — экономия на системах защиты. В случае выхода термоядерной реакции из-под контроля человека, температура реакции в силу законов физики неизбежно упадет в миллиардные доли секунды, и реакция прекратится сама собой. Таким образом, термоядерный реактор даже теоретически не сможет превратиться в водородную бомбу: «в худшем случае оплавится верхний слой металлических стенок реактора на глубину до 1 миллиметра, но и для этого требуется очень редкое стечение неблагоприятных факторов», — говорит Валентин Смирнов. Таким образом, термоядерная электростанция будет куда безопаснее атомной, не говоря о том, что отсутствие огромных расходов на эксплуатацию многоуровневых систем защиты сделает их более дешевыми по сравнению с АЭС. Остается решить вопрос с поставкой сырья.
Где же можно недорого взять гелий-3? Ученые полагают, что часть гелия могла возникнуть во время Большого взрыва, однако его большая часть образуется из дейтерия во время термоядерного синтеза на звездах. Поэтому практически весь доступный нам гелий-3 произведен на Солнце.
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
В реголите Луны содержатся повышенные концентрации изотопа гелия-3. Европейские ученые объявили о планах начать добычу элемента гелий-3 на Луне уже в 2025 году. при доступных или перспективных технологиях - смог бы выполнять функцию добычи гелия-3 на Луне, и оценил - сможет ли он приносить прибыль. Американский стартап Interlune намерен организовать добычу гелия-3 на Луне уже к 2030 году. При этом общие запасы гелия-3 на Луне составляют около 1,3 млн тонн, а гелия-4 — 3,6 млрд тонн. «Индия может создать производство на Луне для разработки огромных запасов ценного сырья — гелия-3 — и доставки его на Землю.