Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов. 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. Компания планирует в 2026 году доставить на поверхность Луны демонстрационный аппарат, который возьмет образцы реголита, после чего попробует извлечь из них гелий-3. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения.
Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
| На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле» | Извлекать гелий-3 из недр Луны российский ученый предлагает с помощью своеобразных "лунных бульдозеров", которые после нагрева грунта будут сгребать изотоп с поверхности. |
| Новые сверхдержавы родятся на Луне | Добытый на Луне гелий-3 предполагается использовать для проведения квантовых вычислений, медицинской визуализации, а также, возможно, в качестве топлива для термоядерных реакторов. |
| Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте | Гелий-3 переносится на Луну солнечным ветром и, как полагают, остается на поверхности, застряв в грунте, тогда как при достижении Земли он блокируется магнитосферой. |
| Индийские эксперты заявили о создании базы на Луне через 10 лет | 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. |
Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия
В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. Гелий-3 может использоваться в ядерных реакторах в процессе термоядерного синтеза, который является источником энергии Солнца. Такие исследования и планы на будущее включают разработку технологий добычи и использования гелия-3 с использованием лунных ресурсов. Росатом и технология извлечения Гелия-3 из жидкого гелия ПАО "Криогенмаш", дочернее предприятие Росатома, разработало и запатентовало технологию извлечения гелия-3, который может использоваться в термоядерных реакциях для производства электроэнергии. Была создана специальная установка по извлечению Гелия-3 из жидкого гелия. Установка извлечения Не-3 из товарного жидкого гелия содержит внешний ожижитель гелия, блок ректификации, включающий ректификационную колонну с конденсаторами, трубопроводы, соединяющие ожижитель гелия и блок ректификации, и один или более отводящих тепло от конденсаторов рефрижераторов с избыточным обратным потоком, создаваемым за счет добавления жидкого гелия из внешнего ожижителя. Основные решения проверены опытом создания систем криогенного обеспечения Токамаков и ускорителей частиц. Вот некоторые из них: 1.
Ядерная энергетика: гелий-3 может использоваться в ядерных реакторах в процессе термоядерного синтеза. При достаточно высоких температурах и давлениях гелий-3 может служить топливом для контролируемого термоядерного синтеза, который является источником энергии Солнца. Термоядерная энергия обладает огромным потенциалом и может быть чистым и эффективным источником энергии в будущем.
Это довольно смелое заявление, которое имеет под собой основания: исследования показали, что на Луне имеются крупные залежи природных ископаемых, которые могут быть использованы для питания чистого термоядерного реактора.
Гелий-3 очень редко встречается на Земле, так как атмосфера не дает солнечным ветрам сдуть его с поверхности планеты. Луна , в свою очередь, не имеет такой защиты, и изотопы свободно ударяясь о поверхность, соединяются с пылью. Китайские ученые планируют извлекать гелий-3, нагревая лунную пыль до 600 градусов. Затем полученный элемент будут отправлять на Землю для целевого использования.
Несколько новых соединений в рамках программы «Луна» в 1958-1976 годы были обнаружены советскими учеными. В 1970-е годы американские специалисты нашли в собранном астронавтами «Аполлона-11» грунте три минерала: пироксферроит, транквиллитит и армолколит. Сначала они считались новыми для науки, но потом у них были найдены земные аналоги. Фотография лунной поверхности 1969 года с восходящей из-за горизонта Землей. Изотоп гелий-3 на Луне Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. О том, что он в некотором количестве имеется на Луне, ученые знали и раньше, однако китайские исследователи доказали, что его очень много. Это очень важное для науки открытие, потому что гелий-3 является кандидатом на роль топлива для ядерного синтеза.
Ученые считают, что ни изотоп, ни его остаточные продукты не являются радиоактивными — если использовать его в реакторах, не нужно будет думать, как безопаснее утилизировать отходы. Кажется, в будущем на Луне будут добывать много гелия-3 У гелия-3 есть плюсы, но не стоит считать его идеальным. Первый минус этого изотопа заключает в том, что заправленный им термоядерный реактор должен работать при очень высоких температурах. Второй минус заключается в том, что гелий-3 очень редкий изотоп.
Футурология Миссия «Луна»: когда и как начнется колонизация спутника Земли Энергетическое спасение Открытие нового лунного минерала может улучшить понимание истории Луны и ее современного состава. Однако непосредственно камень Чанъэ может иметь более прямое влияние на человечество. Дело в том, что он содержит гелий-3 — разновидность атомов гелия, которая редко встречается на Земле. При этом считается, что его в изобилии можно найти на Луне. По некоторым оценкам, в первых нескольких метрах поверхности его может быть до 1,1 млн тонн. 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.
Китай находит гелий-3 на Луне: начинается великая гонка
Кроме ценного гелия-3, на Луне за последние годы был обнаружен кислород, водород и значительные запасы воды в виде льда. Американский стартап Interlune предложил первый в своем роде проект по коммерческой добыче вещества под названием гелий-3 на Луне и отправке его на Землю. Компания из США Interlune привлекла дополнительные инвестиции в размере 15 млн долларов и намерена начать добычу гелия-3 на Луне. 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-3 - космическое топливо будущего.
Новые сверхдержавы родятся на Луне
Индия не планирует отставать в этом направлении. 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.
Стоимость 1 литра этого изотопа оценивается в тысячи долларов. Вера Сергеева.
Доставку гелия-3 на Землю предполагается начать в 2030 году. По данным издания ArsTechnica, в верхних слоях лунной поверхности содержится примерно 1 млн тонн гелия-3, тогда как производство одного грамма этого ресурса может потребовать переработки сотен тонн реголита. Гелий-3 может применяться в сверхпроводящих квантовых компьютерах, медицинских исследованиях и термоядерных реакторах.
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.
Китай находит гелий-3 на Луне: начинается великая гонка
Гелий-3 есть и на Земле, но в крайне незначительных количествах. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. Для этого американцам необходимо вернуться на Луну и построить там станцию для добычи гелия-3. Идея Шмитта не нова, однако он считает, что разработал первый реальный план добычи гелия-3 в качестве ядерного топлива. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая.
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
| Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3 | Гелий-3: Как Луна могла бы решить все энергетические проблемы Земли. |
| Китай проанализировал количество гелия-3 на Луне | Компания планирует в 2026 году доставить на поверхность Луны демонстрационный аппарат, который возьмет образцы реголита, после чего попробует извлечь из них гелий-3. |
Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия
Согласно теории, гелий-3 можно использовать в качестве компонента ядерного топлива, способного обеспечить энергией всю планету на долгие-долгие годы вперед. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет. 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. На Луне же количество гелия-3, попавшего на наш спутник из солнечного ветра, по оценкам, сотни миллионов тонн. 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). В лунном реголите гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром.
Один из стартапов планирует добычу гелия-3 на Луне
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.
А значит, количество водородных ядер, слившихся в ядро гелия и выделивших энергию, становится все больше. Однако эксперименты, начатые почти пятьдесят лет назад в московском Институте атомной энергии, показали, что плазма, подвешенная в магнитном поле, оказалась неустойчивой — сгусток плазмы очень быстро «распадался» и вываливался на стенки камеры. Оказалось, что к неустойчивости приводит комбинация целого ряда сложных физических процессов. Кроме того, оказалось, что время устойчивого удержания плазмы возрастает с увеличением размеров установки. А несколько лет назад специалисты пришли к выводу, что оставшиеся нерешенные проблемы нужно исследовать на установке, максимально приближенной к реальному энергетическому термоядерному реактору.
Это понимание и привело к работам по созданию ИТэРа. От всех других установок и методов этот вариант проведения управляемой термоядерной реакции отличается прежде всего тем, что он в основном уже вышел из сферы сомнений и поисков. Благодаря накопленной за пятьдесят лет исследований обширной базе физических и инженерно-технических данных он вплотную подошел к стадии экспериментального реактора. Это, видимо, и вдохновило международное сообщество на создание ИТЭРа — ученые решили, что даже богатой стране нет никакого смысла делать термоядерный реактор в одиночку - результатом будут знания и опыт, которые все равно станут общим достоянием и в национальную экономику сразу ничего не внесут. В то же время, объединив усилия, можно резко ускорить продвижение к своему работающему термояду и снизить собственные затраты.
А его концептуальное проектирование по инициативе нашей страны началось на четыре года раньше. Другое направление на пути к управляемой термоядерной реакции — это лазерный термоядерный синтез ЛТС. Он заключается в том, что мишень из "сырья" для термоядерной реакции облучается со всех сторон лазерными лучами, и таким образом там создаются условия, достаточные для осуществления термоядерной реакции. Сложность в том, как это осуществить технически. Моя диссертационная работа состоит в проведении компьютерного моделирования явления оптического резонанса в сферичеких мишенях при лазерном облучении.
Расчеты показывают, что при определенных условиях в оптической мишени происходит концентрация энергии, при которой могут возникнуть условия, необходимые для термоядерной реакции. То государство, которое освоит технологии термоядерного синтеза эту технологию раньше других, получит огромные преимущества перед другими. Для того, чтобы Россия не осталась на задворках цивилизации и приняла участие в разработке этих проектов, нужна политическая воля руководства государства, примерно как это было с советскими ядерным и космическим проектами в середине ХХ века.
Ее заметные следы обнаружены, а проверить «источники» должны во время масштабной по количеству участников программы Artemis, которой заведует NASA. Если ее не отложат или не отменят. Тогда у кого-то еще получится. Пищу придется завозить с родной планеты. Когда-то, может, появится местная гидропоника. И это при условии, что лунная вода имеется, ее достаточно, ее можно добыть и она в принципе пригодна для нужд человека. В противном случае в список очень дорогостоящих «покупок» добавится живительная влага. В NASA 30 лет назад описали концепт лунной фермы, способной прокормить 50 человек. Но ее площадь — один гектар. Это не картофельная плантация Марка Уотни. Еще предстоит научиться использовать местные материалы для постройки жилищ. 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.
Гелий-3 обладает некоторыми уникальными свойствами, которые делают его интересным для научных и технических применений. Гелий-3 добывается преимущественно из природных газов из нефтяных и газовых скважин. Он может образовываться в природных условиях в результате радиоактивного распада тяжелых элементов, таких как уран и торий. Однако концентрация гелия-3 в природных источниках очень низкая, поэтому его добыча обычно экономически неэффективна. Наиболее значимым источником гелия-3 является «солнечный ветер», который содержит значительное количество этого изотопа. Солнечный ветер состоит из выброшенных из солнечной короны частиц, включая гелий-3. В отличие от Земли, атмосфера Луны не имеет магнитного поля, что позволяет солнечному ветру напрямую достигать ее поверхности. В результате гелий-3 может собираться на Луне. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. Гелий-3 может использоваться в ядерных реакторах в процессе термоядерного синтеза, который является источником энергии Солнца. Такие исследования и планы на будущее включают разработку технологий добычи и использования гелия-3 с использованием лунных ресурсов.
Разработка оборудования уже началась: первый прототип планируют представить в 2026 году. 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.