Просмотр в реальном времени Новости космоса и астрономии Россия будет добывать гелий-3 на Луне. Американский стартап Interlune предложил первый в своем роде проект по коммерческой добыче вещества под названием гелий-3 на Луне и отправке его на Землю.
Новые сверхдержавы родятся на Луне
Индийские эксперты заявили о создании базы на Луне через 10 лет Читать 360 в Индия сможет создать постоянную базу на Луне через 10 лет. Там возможно будет добывать гелий-3. Организация специализируется на выпуске сверхзвуковых крылатых ракет. Об этом сообщила «Свободная пресса».
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.
Получаемые протоны, в отличие от нейтронов, легко улавливаются и могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, например, в МГД-генераторе; 3. Исходные материалы для синтеза неактивны и их хранение не требует особых мер предосторожности; 4. При аварии реактора с разгерметизацией активной зоны радиоактивность выброса близка к нулю. К недостаткам гелий-дейтериевой реакции следует отнести значительно более высокий температурный порог. Необходимо достигнуть температуры приблизительно в миллиард градусов, чтобы она могла начаться. В настоящее время гелий-3 не добывается из природных источников, а создаётся искусственно, при распаде трития. Последний производился для термоядерного оружия путём облучения бора-10 и лития-6 в ядерных реакторах. Дополнен 12 лет назад На Земле его добывают в очень небольших количествах, исчисляемых несколькими десятками граммов за год. Другое дело — Луна, у которой нет атмосферы. В результате, этого ценного вещества там находится до 10 млн тонн по минимальным оценкам — 500 тысяч тонн [4]. При термоядерном синтезе, когда в реакцию вступает 1 тонна гелия-3 с 0,67 тоннами дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн тонн нефти однако на настоящий момент не изучена техническая возможность осуществления данной реакции.
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. С 2006 года он руководит Futuroprossimo.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
Он известен как единственный стабильный изотоп, в котором протонов больше, чем нейтронов. Что особенно важно, ни гелий-3, ни продукты его реакции не являются радиоактивными, поэтому при его использовании у людей не будет болеть голова о том, как утилизовать отходы. Разумеется, у такого замечательного изотопа есть и свои недостатки: термоядерный реактор с гелием-3 должен работать при гораздо более высоких температурах, чем тритиевый реактор, а сам изотоп чрезвычайно редок. Основной способ добычи гелия-3 сегодня — это ожидание распада трития в ядерных боеголовках, а затем извлечение изотопа из них в очень скромных количествах.
Поэтому замечательная находка дарит человечеству прекрасный шанс начать плодотворную добычу ресурсов на Луне.
Наука Экология больше всего гелия содержится в минерале ильменит. Оказалось, в лунных недрах находится 1,5 миллиона тонн гелия-3, которого нет на Земле, передал RT.
Ученые выяснили, что в грунте на спутнике Земле гелий накопился благодаря солнечному ветру, который постоянно воздействует на поверхность и представляет собой поток ионизированных частиц.
Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. Затем этот газ будет доставляться на Землю, где будет происходить его обработка и разделение на гелий-3 и другие элементы. Несмотря на то, что использование гелия-3 в качестве топлива для космических кораблей выглядит весьма перспективным, существуют и некоторые проблемы. Одна из них — это высокая стоимость добычи и транспортировки гелия-3 с Луны на Землю. Кроме того, необходимо разработать эффективные методы хранения и использования гелия-3, чтобы обеспечить безопасность и надежность космических миссий.
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. Гелий-3 — это стабильный изотоп гелия, использование которого может пригодиться для квантовых вычислений и развития термоядерной энергетики. 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.
Зачем американцы собрались присвоить Луну
После объявлений Changesite-(Y) и гелия-3 Китайское национальное космическое управление объявило о полном государственном одобрении следующих трех лунных миссий фазы 4. 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. Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов.
На Луне ищут замену нефти
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. Американцы также разрабатывают аналогичные проекты. Харрисон Шмитт даже спроектировал специальный лунный комбайн для добычи гелия-3 под названием «Mark-III». Но и это не все! В реголите очень много титана, что в перспективе позволит наладить выпуск элементы промышленных конструкций и корпусов ракет прямо на Луне. В этом случае с Земли придется доставлять только высокотехнологичные элементы ракет, приборы и компьютеры. Это открывает второе перспективное направление лунной экономики — строительство самого экономичного космодрома, базы для исследования Солнечной системы, космоса и грозящих Земле угроз. Так, в 2029 году близ Земли пролетит астероид Апофис диаметром до 700 метров, а в 2036 году теоретически не исключено его столкновение с нашей планетой.
Валентин Смирнов обращает внимание на то, что, в случае если гелиевая энергетика начнет работать, резко изменится не только энергетическая карта планеты страны — поставщики и потребители энергоносителей , но и вся мировая табель о рангах. Государствами первого ряда станут страны, обладающие собственными технологиями строительства термоядерных реакторов и имеющие независимую транспортную систему для добычи и доставки сырья на Землю. Эти два ключевых аспекта обуславливают, по словам ученого, то, что круг лидирующих стран будет довольно узок, а разница между гелиевыми державами и негелиевыми будет куда больше, чем существовавшая в начале атомной эры дистанция между ядерными и неядерными странами. Это означает закрепление статуса сверхдержавы или центра силы экономического, военного, политического на долгий срок. Страна, которая опередит другие в освоении Луны, станет лидером в мировой экономике», — говорит Эрик Галимов. Американцы одними из первых осознали эти перспективы. Таким образом, США намерены выстроить свою систему энергетической безопасности, основанную на строительстве собственных термоядерных реакторов и обеспечении их собственным сырьем. Его председателем является доктор Харрисон Шмитт, а поддержку ему оказывает член совета профессор Джералд Калсински. Профессор разработал опытные установки в Висконсинском университете на основе нового принципа удержания плазмы в реакторе, на которых много раз успешно произвел синтез дейтерий-гелий-3.
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. И хотя, наверное, все планеты солнечной системы содержат радиогенный образовавшийся при альфа распаде гелий-4, но только планеты-гиганты обладают значимыми запасами реликтового гелия-3 из космоса. И вероятно лишь тела без сильного магнитного поля могут стать ловушками солнечного ветра. Таким образом, выбор стоит между получением солнечного или реликтового изотопов гелия-3.
А цена одного грамма гелия-3 сегодня составляет 17,5 тысяч долларов. По словам ученых, в реакции синтеза с использованием тонны гелия-3 и 0,67 тонны дейтерия будет высвобождаться столько же энергии, как при сгорании 15 миллионов тонн нефти. При этом эксперты отмечают, что ни гелий-3, ни продукты его распада не будут радиоактивны и не станут такой огромной проблемой при утилизации, как современное ядерное топливо. Однако стоимость добычи этого источника энергии на Луне будет очень высокой. Для добычи каждого грамма гелия-3 потребуется перерабатывать 150 тонн реголита.
Ли была присуждена Нобелевская премия по физике. В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены А. Абрикосов , В. Гинзбург и Э. Леггет , в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3 [8]. Получение[ править править код ] В настоящее время гелий-3 не добывается из природных источников на Земле доступны незначительные количества гелия-3, чрезвычайно трудные для добычи , а создаётся при распаде искусственно полученного трития [9].
Гелий-три — энергия будущего
Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. Гелий-3 — это газ, который потенциально может быть использован в качестве топлива для будущих термоядерных электростанций, но крайне редко встречается на Земле, хотя в изобилии существует на Луне. 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). На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. В лунном реголите гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром. Профессор Индийской организации космических исследований (ISRO) Сиватхан Пиллаи заявил агентству IANS о намерении Индии начать добычу гелия-3 на Луне к 2030 году.
На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем
Кульчински «переоткрыли» лунные запасы гелия. Анализ шести образцов грунта, привезенных экспедициями «Аполлон», и двух образцов, доставленных советскими автоматическими станциями «Луна», показал, что в реголите, покрывающем все моря и плоскогорья Луны, содержится до 106 т гелия-3, что обеспечило бы потребности земной энергетики, даже увеличенной по сравнению с современной в несколько раз, на тысячелетие! 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.
В июне 2006 г. Вернадского с сообщением об экспериментах по термоядерному синтезу на 3He в США. Существуют разные оценки, но в любом случае углеводородное топливо при современных объемах потребления будет исчерпано до конца XXI в. Умеренные оценки предсказывают истощение запасов через 40 - 50 лет. Обсуждаются разные пути преодоления грядущего кризиса. Прежде всего - развитие энергосберегающих технологий.
Это - путь наиболее развитых стран. Поэтому, возможно, уровень энергопотребления в США и Европе будет возрастать медленнее, чем до сих пор. Но есть быстро развивающиеся страны, такие, как Китай и Индия, где сегодня производство энергии на душу населения в 15 - 20 раз ниже, чем в США. Увеличение энергопотребления в мире хотя бы до половины американского приведет к росту энергетических мощностей в 2 - 3 раза. К 2050 г. Не только Китай и Индия, но и другие развивающиеся страны будут наращивать экономический потенциал. Существует объективная необходимость увеличения энергозатрат, связанных с вовлечением в эксплуатацию все более бедных и труднодоступных источников минерального сырья, вторичной переработки отходов. Поэтому рост мирового энергопотребления к концу XXI в. Повторяю, совершенно очевидно: исчерпание ресурсов углеводородного сырья в этих обстоятельствах - вопрос ближайших десятилетий.
К тому же нельзя запасы углеводородов доводить до нуля, поскольку это не только топливо, но и сырье для производства пластмасс, искусственного волокна и прочих продуктов химической промышленности. Каковы возможности замещения нефти и газа в энергобалансе? Существует немало альтернативных источников энергии. Прежде всего солнечный свет. Эффективность соответствующих фотоэлектрических установок постоянно увеличивается. Они применимы, например, для отопления домов. Имеют будущее возобновляемые биологические ресурсы, а также специальные биохимические устройства на основе фотосинтеза. Большой потенциал заключен в движении водных и воздушных масс. 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.
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.
Реакции дейтерий-гелиевой смеси практически радиационно безопасны, так как в них используются только стабильные ядра, и не производят неудобные нейтроны. Что такое гелий-3 и где его искать Из химии мы знаем, что гелий — это инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха, являющийся вторым по распространенности во Вселенной элементом после водорода. Однако на Земле его содержание крайне мало. Более того, на нашей планете при распаде радиоактивных химических элементов вылетают альфа-частицы — ядра гелия-4. Гелий-3 же в относительно больших количествах содержится в космическом гелии, который образуется, например, на Солнце при термоядерных реакциях. Данный газ очень лёгкий, поэтому, попадая в атмосферу Земли, он быстро улетучивается. Общее количество гелия-3 в атмосфере нашей планеты оценивается в 35 000 тонн. Однако в настоящее время изотоп не добывается из природных источников, а создаётся при распаде искусственно полученного трития, бомбардируя нейтронами литий-6 в ядерном реакторе.
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. Впрочем, лететь за ним на само светило отнюдь не обязательно — вместе с другими элементами потенциальное сырье для электростанций разносит солнечный ветер. Вот только на Земле этого изотопа крайне мало, всего несколько сот килограмм, что делает невозможным промышленную эксплуатацию «домашнего» сырья.
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
По словам ученых, гелий накопился в лунном грунте благодаря постоянному воздействию солнечного ветра — потока ионизированных частиц, сообщает RT. Индия, испытывающая нехватку энергоносителей, может начать удовлетворять энергетические потребности благодаря Луне к 2030 году. Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне.
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
Добыча гелия-3 на Луне может стать решающим фактором в развитии термоядерной энергетики. 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. Причем на Луне гелий-3 находится лишь в поверхностном слое и имеет солнечное происхождение, а Луна играет роль ловушки для солнечного ветра. Компания планирует в 2026 году доставить на поверхность Луны демонстрационный аппарат, который возьмет образцы реголита, после чего попробует извлечь из них гелий-3. Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов. После объявлений Changesite-(Y) и гелия-3 Китайское национальное космическое управление объявило о полном государственном одобрении следующих трех лунных миссий фазы 4.