Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. Гелий-3 очень важен, поскольку он является многообещающим кандидатом на роль топлива для ядерного синтеза.
Российские ученые обнаружили на Луне почти 1,5 млн тонн гелия-3, которого нет на Земле
Interlune планирует продемонстрировать добычу гелия-3 на Луне в 2026 году, а первый экскаватор должен заработать в 2028 году. пишет Times, со ссылкой на китайского ученого. 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). Почему ученые считают, что гелий-3, который в изобилии содержится на Луне может помочь человечеству преодолеть энергетический кризис? 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.
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
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. Мейерсон называет его «энергоэффективным процессором».
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. 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.
Добытый на Луне гелий-3 предполагается использовать для проведения квантовых вычислений, медицинской визуализации, а также, возможно, в качестве топлива для термоядерных реакторов. Гелий-3 «доставляет» на Луну солнечный ветер, где он складируется в почве — лунном реголите. К сожалению, на Земле такое невозможно, поскольку на подходе к ней гелий-3 блокируется магнитосферой.
Interlune изначально сосредоточится на гелии-3 — изотопе гелия, создаваемом Солнцем в процессе термоядерного синтеза, который в изобилии присутствует на Луне.
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.
Китай будет добывать гелий-3 на Луне
Однако с чем было связано увеличение бюджета, до недавнего времени оставалось загадкой. Издание TechCrunch поделилось информацией, полученной из засекреченных презентаций Interlune, датированных весной 2022 и осенью 2023 года. Из них следует, что стартапу нужны средства, чтобы создать и протестировать оборудование для добычи гелия-3 He-3 на Луне. В последней презентации говорилось о «революционном методе извлечения» ископаемого, но подробности компания не приводила. На слайдах также представлен концепт аппарата размером с седан для извлечения образцов реголита. Однако как этот материал будет храниться и доставляться на Землю, пока не уточняется. В таком случае первая установка по извлечению гелия-3 должна начать работу в 2028 году.
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. Мейерсон называет его «энергоэффективным процессором». Венчурная компания Seven Seven Six возглавила последний раунд сбора средств для Interlune.
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.
Многие из них могут быть получены как побочный продукт добычи гелия. Тогда, вероятно, гелий-3 сможет стать выгодным товаром для торговли с Землей. Но поскольку люди, находящиеся в столь сложных условиях, будут нуждаться в гораздо большем количестве энергии, чем земляне, лунные запасы гелия-3 могут показаться нашим потомкам не такими уж безграничными и привлекательными. Кстати, на этот случай есть и альтернативное решение. Если уж инженеры и физики найдут способ справиться с удержанием в десять раз более горячей, чем нужно для современного токамака, гелиевой плазмы задача, кажущаяся сейчас совершенно фантастической , то, увеличив температуру еще всего лишь в два раза, мы "зажжем" и реакцию синтеза с участием протонов и бора. Тогда все проблемы с топливом будут решены, причем за гораздо меньшую цену: бора в земной коре больше, чем, например, серебра или золота, он широко используется как добавка в металлургии, электронике, химии. Различных боросодержащих солей горнообогатительные комбинаты выпускают сотни тысяч тонн в год, а если нам не хватит запасов на суше, то в каждой тонне морской воды содержится несколько граммов бора. И тот, у кого в домашней аптечке припасен пузырек борной кислоты, может считать, что у него есть собственный энергетический резерв на будущее. Литература Бронштейн М. Солнечное вещество. Лунный грунт из моря изобилия. Подписи к иллюстарциям Илл. Гелиевый цикл реакций ядерного синтеза начинается со слияния двух протонов в ядро дейтерия. На следующих этапах образуются более сложные ядра. Выпишем несколько первых наиболее простых реакций, которые понадобятся нам в дальнейшем. В частности, чем выше кинетическая энергия ядра и чем меньше его электрический заряд, тем больше шансов пройти электростатический барьер и тем выше скорость реакции см. Ключевой параметр теории термоядерной энергетики - критерий зажигания реакции - определяет, при какой плотности и температуре плазменного топлива энергия, выделяемая при синтезе пропорциональная скорости реакции, умноженной на плотность плазмы и время горения , превысит затраты на нагрев плазмы с учетом потерь и коэффициента полезного действия. Наибольшая скорость у реакции дейтерия и трития, и, чтобы достичь зажигания, плазму с концентрацией около 1014 см-3 необходимо нагреть до полутора сотен миллионов градусов и удерживать 1-2 секунды. Чтобы добиться положительного баланса энергии в реакциях на других компонентах - гелии-3 или боре, меньшую скорость надо компенсировать, в десятки раз увеличивая температуру и плотность плазмы. Зато при удачном столкновении двух ядер выделяется энергия, в тысячу раз превосходящая энергию, потраченную на их нагрев. Начальные реакции гелиевого цикла, образующие дейтерий и тритий в солнечном ядре, идут настолько медленно, что соответствующие кривые в поле этого графика не попали. Солнечный ветер - это поток разреженной плазмы, постоянно истекающей с солнечной поверхности в межпланетное пространство. Ветер уносит всего лишь около 3х10-14 солнечной массы в год, но именно он оказывается основным компонентом межпланетной среды, вытесняющим межзвездную плазму из окрестностей Солнца. Так создается гелиосфера - своеобразный пузырек радиусом примерно в сто астрономических единиц, движущийся вместе с Солнцем через межзвездный газ. К ее границе сейчас, как надеются астрономы, подлетают американские спутники "Вояджер-1" и "Вояджер-2", которые скоро станут первыми космическими аппаратами, покинувшими пределы Солнечной системы. Впервые солнечный ветер обнаружила советская межпланетная станция "Луна-2" в 1959 году, однако косвенные свидетельства о наличии корпускулярного потока, идущего от Солнца, были известны и ранее. Именно солнечному ветру жители Земли обязаны магнитными бурями см. Примесь других элементов незначительна.
На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем
По словам учёных, «имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией, как минимум, на пять тысяч лет вперёд» (цитата по РИА Новости). Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет. Гелий-3 переносится на Луну солнечным ветром и, как полагают, остается на поверхности, застряв в грунте, тогда как при достижении Земли он блокируется магнитосферой.
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
Учёные подтвердили грандиозное открытие нового минерала, — прозрачного кристалла, который получил название «Чангезит- Y » Changesite- Y. Кроме того, роботизированный аппарат нашёл большие запасы гелия-3, который жизненно важен для заправки космических кораблей и безопасных ядерных реакций. 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.
При реакции термоядерного синтеза, когда в реакцию вступает 0,67 тонны дейтерия и 1 тонна гелия-3 выделяется энергия, которая эквивалентна энергии сгорания 15 млн. При этом стоит отметить тот факт, что в настоящее время еще необходимо изучить техническую возможность осуществления подобных реакций. Да и добыча этого вещества на Луне не будет легкой. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая.
Чтобы отделить ценный газ от других элементов, нужно нагреть реголит до 600 градусов, а затем охладить или центрифугировать. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом. Сначала нужно построить научные базы. Затем — провести целый ряд исследований грунта, инвестировать в эксперименты и испытания оборудования. Наконец, необходимо построить перерабатывающие заводы прямо на спутнике. Несмотря на все сложности получение вещества из космоса считается экономически выгодным. В планах — заселение спутника и создание необходимой инфраструктуры.
Добыча гелия-3: к новому видению лунной экономики Концепция добычи полезных ископаемых на Луне не нова. Фактически, она была предложена учеными еще в начале 1970-х годов. Уже тогда исследователи определили элементы и ресурсы, которые можно добывать на Луне, но технологические ограничения не позволили добиться значительного прогресса в этой области. 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?
Луна и грош, или история гелиевой энергетики
На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. Индия намерена стать лидером по добыче изотопа гелия-3, который в изобилии имеется на Луне и может стать перспективным источником энергии для Земли. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом.
Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
На Луну спешим летим! Ломоносова Владислав Шевченко. 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, заведующий отделом исследований Луны и планет Государственного астрономического института МГУ им. Вместе с тем, в США уже подсчитали, что имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией, как минимум, на пять тысяч лет вперед", — сказал Шевченко.
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.
Гелий-3 — побочный продукт процессов, протекающих на Солнце. 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».
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. На Луне, которая не имеет атмосферы, в лунной пыли этого вещества, по разным оценкам, накопилось от 500 тыс. Как полагают эксперты, благодаря одной тонне гелия-3 можно получать энергию, эквивалентную той, которая получается при сгорании 15 млн тонн нефти.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
Добыча гелия-3 на Луне имеет пару серьезных проблем, решением которых и занимаются ученые. Почему ученые считают, что гелий-3, который в изобилии содержится на Луне может помочь человечеству преодолеть энергетический кризис? Гелий-3 заносился на Луну солнечным ветром миллиарды лет и считается самым перспективным источником дешевой энергии благодаря способности вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. Стоит отметить, что ещё в 2006 году в ракетно-космической корпорации "Энергия" говорили, что главной целью России на Луне будет разработка гелия-3.
» Сокровище Луны – гелий-3
Индия, испытывающая нехватку энергоносителей, может начать удовлетворять энергетические потребности благодаря Луне к 2030 году. 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). Американский стартап Interlune намерен организовать добычу гелия-3 на Луне уже к 2030 году.