Добытый на Луне гелий-3 предполагается использовать для проведения квантовых вычислений, медицинской визуализации, а также, возможно, в качестве топлива для термоядерных реакторов. "Ученые посчитали, что 1 тонна гелия-3 в термоядерном реакторе даст столько энергии, сколько сжигание 15 миллионов тонн нефти. пишет Times, со ссылкой на китайского ученого. Добыча гелия-3 на Луне может стать решающим фактором в развитии термоядерной энергетики. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая.
Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3
| Вы точно человек? | Согласно э.в. википедии на Луне запасы указанного изотопа восполняются за счёт облучения солнечным ветром, который земная атмосфера не пропускает, поэтому на Земле его гораздо меньше. |
| СМИ: Россия планирует добывать полезные ископаемые на Луне | Просмотр в реальном времени Новости космоса и астрономии Россия будет добывать гелий-3 на Луне. |
| Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне | В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма. |
Космонавтика
Наряду со своим запатентованным лунным комбайном, Interlune планирует миссию роботизированного посадочного модуля для оценки концентрации гелия-3 в выбранном месте на поверхности. Больше статей на Shazoo.
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.
Учёные подсчитали, что 0,02 грамма гелия-3 в ходе реакции термоядерного синтеза выделяют энергии столько же, сколько образуется при сжигании барреля нефти 159 литров. При современном уровне мирового энергопотребления лунного топлива человечеству хватило бы на 5-10 тысяч лет, что примерно в десять раз больше, чем энергетический потенциал всего извлекаемого химического топлива газа, нефти, угля на Земле. Зачем вообще добывать гелий-3 Большая часть добытого людьми гелия используется в лабораториях для научных целей. Гелий-3 используется для наполнения газовых детекторов нейтронов. 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. Российский токамак Т-15МД 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 он входит в морские базальты — породы, которые находятся в «лунных морях». Они получили название море Спокойствия и океан Бурь.
Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
Этап, который приведет к строительству «исследовательской базы» на южном полюсе Луны. Дорожная карта миссий, запланированных на ближайшее время: Чанъэ 6, который, как и «Чанъэ 5», будет миссией по сбору образцов. На этот раз он попытается вернуть на Землю лед, расположенный в постоянно затененных кратерах на южном полюсе. Чанъэ 7, который будет представлять собой комбинацию орбитального аппарата, посадочного модуля и вездехода, предназначенную для поиска воды на южном полюсе Луны. Несмотря на количество, эта миссия может следовать за Чанъэ-6, но также и предшествовать ей. Чанъэ 8, который проверит технологии возможного строительства лунной базы. 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.
Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. Основной проблемой на данный момент времени остается реальность добычи гелия из лунного реголита. Содержание необходимого энергетике гелия-3 составляет примерно 1 грамм на 100 тонн лунного грунта. А это значит, что для добычи 1 тонны данного изотопа потребуется переработать не менее 100 млн.
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. Однако при таком масштабе они вполне могут быть поглощены повседневными расходами — хватило бы денег. Свой план Шмитт представил на конференции, посвященной добыче нефти и газа в Уиллистонском бассейне, охватывающем две трети Северной Дакоты, часть Южной Дакоты, Монтаны и канадской провинции Саскачеван, сообщает iscience. Ученый считает, что план быстро окупит себя и приблизит миссию на Марс.
Однако в научном сообществе существуют серьёзные сомнения по поводу жизнеспособности этого подхода. По словам Мейерсона, одна из причин того, что использование гелия-3 в коммерческих целях не получило широкого распространения, заключается в его недоступности в коммерческих объёмах. Стабильные поставки изотопа будут стимулировать новые бизнес-планы и разработки. Компания планирует в 2026 году получить образцы лунного реголита, измерить содержание в нём гелия-3, и освоить извлечение изотопа из лунного грунта. Эта миссия, скорее всего, будет выполняться в рамках одной из программ NASA по предоставлению коммерческих лунных услуг. Транспортировкой гелия-3 могут заняться SpaceX или бывшая компания Мейерсона Blue Origin , которая разрабатывает многоразовые лунные посадочные модули и системы транспортировки между лунной орбитой и Землёй. 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.
Пациент Neuralink играет в шахматы мыслью, Добыча ГЕЛИЯ-3 на ЛУНЕ, Новое обновление робота H1
| Луна . Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий . | Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне. |
| Американцы займутся добычей гелия-3 на Луне | При этом изотоп гелий-3 на Земле практически отсутствует, а на Луне его запасы смогли сформироваться из-за того, что лунная поверхность подвергается постоянному воздействию солнечного ветра. |
| Китай обнаружил на Луне новый минерал и ценный источник гелия-3 | Китайские ученые рассматривают возможность полного обеспечения национальной экономики собственной энергией за счет добычи на Луне изотопа гелия-3 и его использования на Земле в качестве топлива для нового поколения термоядерных реакторов. |
Гелий-три — энергия будущего
На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. РКК «Энергия» планирует промышленное освоение Луны для добычи экологически чистого топлива гелий-3, которого нет на Земле. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет.
Космонавтика
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. 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.
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.
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.
Гелий-3 не радиоактивен, поэтому он может стать безопасным вариантом топлива для реакторов ядерного синтеза. Этот метод обладает огромным энергетическим потенциалом, однако пока человечеству не удалось создать подходящий реактор. Если ученым удастся придумать, как на практике использовать ядерный синтез для производства энергии, то он может стать источником чистой энергии. Однако топливо для него нужно будет добывать на Луне. Будущее энергетики Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. Всего 40 тонн вещества дали бы возможность обеспечивать энергией все США в течение года. Аарон Олсон, научный сотрудник НАСА по космическим технологиям, подчеркнул : «Из различных материалов, имеющихся на Луне, потенциально только один имеет значительную ценность на Земле — гелий-3. Если его использовать как топливо в реакторе ядерного синтеза, то он может способствовать производству электроэнергии по всему миру».
Китай находит гелий-3 на Луне: начинается великая гонка
Что касается доставки гелия-3 на Землю, то в этом могут помочь SpaceX или Blue Origin, которую ранее возглавлял Мейерсон. В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта. Просмотр в реальном времени Новости космоса и астрономии Россия будет добывать гелий-3 на Луне.
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. 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 нужно будет переработать прямо на спутнике миллионы тонн лунного грунта (даже при условии, что на Луне изотопа сильно больше, чем на Земле, его содержание все равно не больше 0,01 г на тонну). Добыча гелия-3 на Луне имеет пару серьезных проблем, решением которых и занимаются ученые. Запасы гелия-3 на Луне исследователи оценили в около 1,3 млн тонн.
Зачем американцы собрались присвоить Луну
Сейчас, делая ставку на освоение Луны, исходят из того, что добыча "лунного" гелия-3 — это надолго. Однако такая программа ограничена не только появлением гелиевых реакторов, которые и делают добычу этого изотопа столь желанной, но и развитием двигателестроения, а именно: созданием ТЯРД или хотя бы ГфЯРД, позволяющим получить доступ к альтернативным источникам гелия-3 и делающим лунный вариант неконкурентоспособным. Гелий-3 — это продукт звездных синтезов. Тогда как земной гелий в основном образуется при радиоактивном распаде урана-238, урана-235, тория и нестабильных продуктов их распада и представляет собой изотоп гелия-4. Причем на Луне гелий-3 находится лишь в поверхностном слое и имеет солнечное происхождение, а Луна играет роль ловушки для солнечного ветра.
Гелий-3 — стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном. Он возникает в результате термоядерного синтеза на Солнце и затем переносится солнечным ветром. Однако магнитосфера Земли отклоняет этот поток частиц от планеты. Гелий-3 не встречается в природе на Земле и образуется в крайне ограниченных количествах в результате испытаний ядерного оружия, работы ядерных реакторов и других реакций радиоактивного распада. Поскольку Луна не имеет магнитосферы, считается, что в лунном реголите содержится большое количество газообразного гелия-3. Один литр изотопа оценивается в несколько тысяч долларов. Мейерсон утверждает, что в ближайшем будущем появится значительный спрос на гелий-3 в индустрии сверхпроводящих квантовых компьютеров и в медицинской визуализации. В более долгосрочной перспективе существует потенциал для эксплуатации термоядерного реактора с гелием-3 в качестве топлива. Однако в научном сообществе существуют серьёзные сомнения по поводу жизнеспособности этого подхода.
Использовать его также могут в качестве топлива. На Земле гелий-3 — большая редкость, в то время как на Луне его запасы исследователи оценивают почти в 1,5 млн тонн. Interlune прогнозирует значительный рост спроса на гелий-3 в ближайшие годы. По данным компании, к 2040 году ежегодный спрос на него составит 4000 кг по сравнению с текущими 5 кг. При этом план компании достаточно дорогостоящий и осуществить его не получится в одиночку. Interlune придется создать все оборудование, необходимое для масштабной добычи гелия-3, оплатить его запуск на Луну, а также заключить контракт с одной из компаний на возврат добытых ресурсов. Кроме того, пока не определена точная стоимость добычи одного грамма гелия-3.
Гелий-3 — это изотоп гелия, который встречается исключительно на Луне и в очень малых количествах на Земле. 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.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
Имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией на пять тысяч лет вперед, заявил в среду на мультимедийной лекции в РИА Новости доктор физико-математических наук. изотоп гелий-3. В реголите Луны содержатся повышенные концентрации изотопа гелия-3. Индия заявила о планах начать добычу ценного гелия-3 на Луне к 2030 году. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом.