Кроме ценного гелия-3, на Луне за последние годы был обнаружен кислород, водород и значительные запасы воды в виде льда. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. 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. Сторонники добычи гелия на Луне заняли ключевые посты в консультативном совете НАСА.
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
| Пациент Neuralink играет в шахматы мыслью, Добыча ГЕЛИЯ-3 на ЛУНЕ, Новое обновление робота H1 | Гелий-3 есть и на Земле, но в крайне незначительных количествах. |
| На Луну спешим летим!:-) ГЕЛИЙ-3 забрать хотим!:-) | На Луне гелий-3 присутствует в очень малых количествах, но его добыча может стать очень выгодным бизнесом. |
| Колонизация Луны и добыча там гелия-3? Пока это фантастика из далекого будущего | Сторонники добычи гелия на Луне заняли ключевые посты в консультативном совете НАСА. |
| Американцы займутся добычей гелия-3 на Луне | Изотоп гелий-3 на Луне. Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. |
| Колонизация Луны и добыча там гелия-3? Пока это фантастика из далекого будущего | Гелий-3: Как Луна могла бы решить все энергетические проблемы Земли. |
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
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. 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».
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. Лунный реголит - это довольно рыхлый слой на поверхности Луны толщиной в несколько метров. В основном он состоит из мелких обломков со средним размером меньше миллиметра, накопившихся в течение миллиардов лет в результате разрушения лунных пород при перепадах температуры и ударах метеоритов. Исследования лунного грунта показали, что, чем больше в реголите окислов титана, тем больше и атомов гелия. Наличие титана в приповерхностном слое достаточно легко обнаруживается при дистанционном спектроскопическом анализе красный цвет на правом изображении рисунка, полученном спутником "Клементина" , и, таким образом, получается карта "месторождений" гелия, которые, в общем, совпадают с расположением лунных морей.
Он практически не достигает поверхности земли из-за плотной атмосферы нашей планеты. Что касается Луны, которая лишена воздуха, то гелий-3 находится на ней в форме соединений с лунной пылью. Расчеты показывают, что гелий-3 является идеальным топливом для ядерной энергетики, так как исключительно эффективен и практически полностью безопасен. На Земле нет месторождений гелия-3 На Земле нет месторождений гелия-3, но его выделяют в небольших количествах при распаде трития.
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. Это не говоря про транспортировку изотопа на Землю.
На Луну спешим летим!:-) ГЕЛИЙ-3 забрать хотим!:-)
Извлекать гелий-3 из недр Луны российский ученый предлагает с помощью своеобразных "лунных бульдозеров", которые после нагрева грунта будут сгребать изотоп с поверхности. Стартап Interlune, основанный экс-сотрудниками Blue Origin, рассчитывает в ближайшие годы запустить на Луне добычу гелия-3. Что касается доставки гелия-3 на Землю, то в этом могут помочь SpaceX или Blue Origin, которую ранее возглавлял Мейерсон. На Луне же количество гелия-3, попавшего на наш спутник из солнечного ветра, по оценкам, сотни миллионов тонн. «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он. Европейские ученые объявили о планах начать добычу гелия-3 на Луне уже в 2025 году.
Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
Существует несколько проектов и исследований, направленных на поиск возможностей использования гелия-3 в термоядерном синтезе. Одним из наиболее известных проектов является ITER Международный экспериментальный термоядерный реактор , в рамках которого строятся установки для термоядерного синтеза на основе плазмы, использующие гелий-3 в качестве топлива. Таким образом, добыча гелия-3 на Луне может стать важным источником топлива для термоядерной энергетики в будущем.
Яркий тому пример — планы стартапа Interlune США заняться добычей гелия-3, образующегося на Солнце в процессе термоядерного синтеза, запасы которого в лунном грунте огромны. По словам одного из основателей стартапа и бывшего президента Blue Origin Роба Мейерсона, для этого при поддержке НАСА планируется использовать специальный комбайн, который будет доставлен на Луну к 2028 году и запущен в эксплуатацию к 2030 году. Добытый на Луне гелий-3 предполагается использовать для проведения квантовых вычислений, медицинской визуализации, а также, возможно, в качестве топлива для термоядерных реакторов.
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. Тем не менее, исследования в области использования гелия-3 продолжаются, и возможно, в ближайшем будущем мы увидим новые космические корабли, работающие на этом уникальном топливе. Гелий-3 может стать ключом к освоению дальнего космоса и обеспечить человечеству доступ к новым ресурсам и знаниям. Однако, для реализации этого потенциала необходимо решить множество технических и экономических проблем, а также обеспечить безопасность космических миссий для будущих поколений.
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. Это не говоря про транспортировку изотопа на Землю.
Колонизация Луны и добыча там гелия-3? Пока это фантастика из далекого будущего
Interlune планирует продемонстрировать добычу гелия-3 на Луне в 2026 году, а первый экскаватор должен заработать в 2028 году. 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.
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
| Китай находит гелий-3 на Луне: начинается великая гонка | Индия, испытывающая нехватку энергоносителей, может начать удовлетворять энергетические потребности благодаря Луне к 2030 году. |
| Вы точно человек? | Специалисты стартапа Interlune разработали стратегию по добыче гелия-3 на Луне и последующей доставке его на Землю. |
| Американцы займутся добычей гелия-3 на Луне | гелий-3 - космическое топливо будущего. |
Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3
Гелий-3 заносился на Луну солнечным ветром миллиарды лет и считается самым перспективным источником дешевой энергии благодаря способности вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. Сторонники добычи гелия на Луне заняли ключевые посты в консультативном совете НАСА. Кроме ценного гелия-3, на Луне за последние годы был обнаружен кислород, водород и значительные запасы воды в виде льда. В лунном реголите гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром.
Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия
Они официально заявили, что не допустят к разработкам новой транспортной системы иностранцев - только своих. Фото: Владимир Новиков По словам Николая Севастьянова на фото , перспективный космический аппарат "Клипер" позволит наладить постоянное сообщение между околоземной и окололунной станциями Зачем России с ее огромными запасами углеводородов искать источники энергии в космосе? Сегодня все страны, имеющие космические программы или только мечтающие о них, понимают, что пришло время для промышленного освоения космоса. Сейчас оно ограничивается развитием спутниковых группировок в интересах информатизации общества, а завтра придет время энергетики. Дело в том, что основными двигателями развития современной цивилизации являются энергетика и информатизация.
В 90-е годы Россия испытывала последствия серьезного отставания в области информатизации, что осложняло проведение экономических реформ. Сегодня эту проблему по большей части решили. Теперь на очереди энергетика. Даже обладая большими запасами нефти и газа, нельзя быть застрахованным от истощения ресурсов.
Термоядерный синтез - это будущее, но для него нужно сырье. Оно есть на Луне - изотоп гелий-3. Впрочем, помимо гелия-3 там еще много чего есть. Весь вопрос в том, как это богатство доставить на Землю.
Какова будет себестоимость, а соответственно и рентабельность добычи? Львиная доля издержек - транспортные расходы. Шансы всех игроков и будут зависеть от того, есть ли у них независимый доступ в космос. Как вы представляете себе реализацию проекта промышленного освоения Луны?
Для начала несколько слов о том, почему его надо реализовывать. Как я уже упоминал, спутница Земли чрезвычайно богата редкими и ценными ископаемыми. По разным оценкам, от одного до пятисот миллионов тонн того же гелия-3. И хотя технология по его использованию на Земле еще только отрабатывается, начинать рассматривать проект по его добыче надо уже сегодня.
По подсчетам, на создание промышленного термоядерного реактора уйдет около тридцати лет - этого как раз хватит на то, чтобы организовать добычу гелия-3. Сначала отправим к Луне зонды - автомата вполне достаточно для решения задачи сбора первичной информации. А вот для промышленного освоения потребуется человек. Стало быть, надо готовиться к тому, что в космос скоро полетят не только космонавты-испытатели, но и представители гражданских профессий - инженеры, механики, геологи.
С того, что есть. Сегодняшние технологии позволяют осуществить первые пилотируемые полеты к Луне на кораблях "Союз" с разгонным блоком ДМ. Конечно, "Союз" придется модернизировать - будем использовать технологию сборки на орбите, проще говоря, на МКС. Денег на это пока нет: в Федеральной космической программе нет упоминания о пилотируемых полетах на Луну.
Наша корпорация предлагает это исправить, разработав лунную программу. По вашим расчетам, сколько это будет стоить?
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. 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.
Особенно те, которые могут служить источниками энергии.
Нефти, угля и природного газа на Луне нет, но зато есть гелий-3, а это почти идеальное топливо для термоядерных реакторов. Его запасы на Луне, по разным оценкам ученых, составляют от 1 до 10 млн тонн. В США уже подсчитали, что эти ресурсы могут обеспечить землян энергией на 5000 лет вперед! На нашей планете изотоп гелий-3 добывают всего по несколько десятков граммов в год.
Но вот добыть гелий из внеземной почвы — очень сложная и пока невыполнимая задача. Чтобы его получить из реголита, потребуется просеять огромное количество грунта. Это все равно что пытаться добыть золото из соленой морской воды. Однако американцы не отказываются от этой фантастической идеи.
Потому что, по расчетам ученых, это хотя и очень дорого, но и очень выгодно. Такие расчеты в 2012 году сделал доктор физико-математических наук, заведующий отделом исследований Луны и планет Государственного астрономического института МГУ им. Ломоносова Владислав Шевченко. В США даже проводятся конкурсы на лучший проект лунного экскаватора, который сможет эффективно перерабатывать внеземной грунт и искать драгоценные ресурсы.
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]. Тритий производится отдельными государствами как компонент для термоядерного оружия путём облучения бора-10 и лития-6 в ядерных реакторах. Несколько сотен тысяч литров гелия-3 были наработаны в рамках оружейных ядерных программ, однако эти запасы уже недостаточны для существующего в США спроса. Дополнительно около 8 тыс. В связи с растущей нехваткой гелия-3 рассматривались такие ранее экономически нецелесообразные возможности его производства, как получение в водных ядерных реакторах, выделение из продуктов работы тяжеловодных ядерных реакторов, производство трития или гелия-3 на ускорителях частиц, экстракция естественного гелия-3 из природного газа или атмосферы [11].