В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта. Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом.
Российские учёные изучили запасы изотопов гелия в месторождениях на Луне
- Навигация по записям
- Масштабный проект, который кажется прибыльным
- Изотоп гелий-3 на Луне
- Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий
- Российские учёные изучили запасы изотопов гелия в месторождениях на Луне
Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
Позиция редакции может быть озвучена только главным редактором или лицом, которое главный редактор специально уполномочил. Не каждая позиция главного редактора является официальной позицией редакции. О позиции редакции главный редактор объявляет особо. Адрес электронной почты, номер телефона редакции: dd stv24.
Ядро гелия-3 состоит из двух протонов и одного нейтрона, в отличие от более тяжёлого стабильного изотопа — гелия-4, имеющего в составе два протона и два нейтрона индексы изотопам дали как раз по количеству элементарных частиц. В 1939 году Луис Альварес и Роберт Корног смогли экспериментально подтвердить существование гелия-3. Однако это открытие не вызвало у учёных особого энтузиазма. Всё изменилось с 1969 года, когда «Аполлон-11» доставил на Землю первые образцы лунного грунта. Оказалось, что лунный реголит относительно богат на гелий-3. Учёные взялись за детальное исследование возможностей данного изотопа гелия. Что такое ядерный синтез Для человечества в современном его виде добыча энергии является основополагающим фактором для комфортного существования.
Из химических процессов наиболее эффективной в качестве получения энергии является реакция взаимодействия с кислородом — горение, которая сегодня служит основным источником энергии на электростанциях, транспорте и в быту. Ядерные реакции в этом смысле подобны химическим, только энергия связи протонов и нейтронов в ядре значительно больше, чем та, что связывает атомы в молекулы. Поэтому одна тонна ядерного топлива может легко заменить миллионы тонн нефти. Но для выделения из него энергии нужно приложить немало сил нагреть его до сотен миллионов градусов, чтобы запустить термоядерную реакцию. В природе подобные процессы происходят в недрах звёзд. 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.
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? 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.
Солнце своей энергией обязано так называемому гелиевому циклу реакций: синтезу ядра гелия-4 из протонов. В звездах-гигантах и при взрывах сверхновых рождаются и более тяжелые элементы, формируя, таким образом, все разнообразие элементов во Вселенной. Правда, считается, что часть гелия могла образоваться и непосредственно при рождении Вселенной, во время Большого взрыва. Солнце в этом смысле не самый эффективный генератор, потому что оно горит долго и медленно: процесс тормозит первая и самая медленная реакция синтеза дейтерия из двух протонов. Все следующие реакции идут гораздо быстрее и немедленно пожирают доступный дейтерий, в несколько этапов перерабатывая его в ядра гелия. В результате, даже если предположить, что в синтезе участвует только одна сотая солнечного вещества, находящаяся в его ядре, энерговыделение составляет всего лишь 0,02 ватта на килограмм. Впрочем, именно этой медлительности, объясняемой в первую очередь небольшой, по звездным меркам, массой светила Солнце относится к категории субкарликов и обеспечивающей постоянство потока солнечной энергии на многие миллиарды лет, мы обязаны самим существованием жизни на Земле. В звездах-гигантах преобразование материи в энергию идет значительно быстрее, но в результате они сжигают себя полностью за десятки миллионов лет, не успев даже толком обзавестись планетными системами. Задумав провести термоядерный синтез в лаборатории, человек собирается таким образом перехитрить природу, создав более эффективный и компактный генератор энергии, чем Солнце. Однако мы можем выбрать гораздо более легко осуществимую реакцию - синтез гелия из дейтерий-тритиевой смеси. Планируется, что проектируемый международный термоядерный реактор - токамак "ИТЕР" сможет достичь порога зажигания, от чего, впрочем, еще очень и очень далеко до коммерческого использования термоядерной энергии см. Основная проблема, как известно, состоит в том, чтобы удержать плазму, нагретую до нужной температуры. Так как никакая стенка при такой температуре не избежит разрушения, то удерживать плазменное облако пытаются магнитным полем. В водородной бомбе задача решается взрывом небольшого атомного заряда, сжимающего и нагревающего смесь до необходимой кондиции, но для мирного получения энергии этот способ мало подходит. О перспективах так называемой взрывной энергетики см. Главный недостаток дейтерий-тритиевой реакции - высокая радиоактивность трития, период полураспада которого составляет всего 12,5 лет. Это самая радиационно-грязная из доступных реакций, причем настолько, что в промышленном реакторе внутренние стенки камеры сгорания необходимо будет менять через каждые несколько лет из-за радиационного разрушения материала. Правда, наиболее вредные радиоактивные отходы, требующие бессрочного захоронения глубоко под землей из-за большого времени распада, при синтезе не образуются совсем. Другая проблема заключается в том, что выделяемую энергию уносят в основном нейтроны. Эти не имеющие электрического заряда частицы не замечают электромагнитного поля и вообще плохо взаимодействуют с веществом, так что отобрать у них энергию непросто. Реакции синтеза без трития, например с участием дейтерия и гелия-3, практически радиационно безопасны, так как в них используются только стабильные ядра и не производятся неудобные нейтроны. Однако, чтобы "зажечь" такую реакцию, нужно, компенсируя более низкую скорость синтеза, нагреть плазму в десять раз сильнее - до миллиарда градусов одновременно решив задачу ее удержания! Поэтому сегодня подобные варианты рассматривают как основу будущих термоядерных реакторов второго, следующего за дейтерий-тритиевым, поколения. Однако идея этой альтернативной термоядерной энергетики приобрела и неожиданных союзников. Сторонники колонизации космоса считают гелий-3 одной из основных экономических целей лунной экспансии, которая должна обеспечить потребности человечества в чистой термоядерной энергии. Однако для Земли гелий - экзотика. Это очень летучий газ. Земля не может удержать его своим тяготением, и почти весь первичный гелий, попавший на нее из протопланетного облака при образовании Солнечной системы, вернулся из атмосферы обратно в космос.
Китай проанализировал количество гелия-3 на Луне
Индия намерена стать лидером по добыче изотопа гелия-3, который в изобилии имеется на Луне и может стать перспективным источником энергии для Земли. Гелий-3, которого на Луне во много раз больше, чем на Земле, считается наиболее перспективным компонентом термоядерных реакторов будущего – основы безуглеродной энергетики. Стартап Interlune, созданный бывшими руководителями Blue Origin, заявил о планах по добыче на Луне редкого гелия-3. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет. «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он.
Зачем американцы собрались присвоить Луну
Размеры финансирования на первый взгляд невелики, но последствия потенциально могут быть очень серьёзными. Дело в том, что несмотря на активное обсуждение «лунной экономики» большинство компаний, анонсировавших полёты на Луну, планируют продавать свои услуги участникам государственных контрактов. То есть никакого создания прибавочной стоимости не произойдёт и «оплачивать счета» в конечном итоге будет NASA. Эта «лунная лихорадка» во многом похожа на золотую лихорадку в Калифорнии, но без золота. Сбор гелия-3 может изменить эту ситуацию, извлекая выгоду из ресурсов на Луне.
Для добычи гелия-3 придётся решить немало технических задач. Необходимо разработать способ извлечения газа из лунного реголита — абразивного, каменистого и похожего на грязь материала с поверхности Луны. Затем гелий-3 нужно отправить на Землю, что на данный момент нереализуемо. Наконец, потребуется организовать большой и устойчивый рынок сбыта добытого изотопа на Земле.
Жидкий гелий-3 удалось получить только в 1948 году. В 1972 году в жидком гелии-3 был обнаружен фазовый переход в сверхтекучее состояние при температурах ниже 2,6 мК и при давлении 34 атм. Ранее считалось, что сверхтекучесть, как и сверхпроводимость — явления, характерные для бозе-конденсата, то есть кооперативные явления в среде с целочисленным спином объектов. За открытие сверхтекучести гелия-3 в 1996 г. В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены Алексей Алексеевич Абрикосов, Виталий Лазаревич Гинзбург и Энтони Леггет, в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3. Использование Счётчики нейтронов Газовые счётчики, наполненные гелием-3, используются для детектирования нейтронов. Это наиболее распространённый метод измерения нейтронного потока. Заряженные продукты реакции — тритон и протон — регистрируются газовым счётчиком, работающим в режиме пропорционального счётчика или счётчика Гейгера-Мюллера. К этим преимуществам относятся: Дополнен 12 лет назад 1. В десятки раз более низкий поток нейтронов из зоны реакции, что резко уменьшает наведённую радиоактивность и деградацию конструкционных материалов реактора; 2.
Получаемые протоны, в отличие от нейтронов, легко улавливаются и могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, например, в МГД-генераторе; 3.
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. Стартап Interlune возглавляют опытные представители космической индустрии. Ее гендиректор — экс-президент Blue Origin Роб Мейерсон. Основали Interlune примерно три года назад, но только сейчас стало известно, чем он занимается. Конкуренцию Interlune в добыче гелия-3 может составить Китай, который уже имеет первые успехи в этой сфере.
У США цели такие же: до 2014 года американцы намерены сделать все, чтобы получить независимый доступ в космос. 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.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
Добыча гелия-3 потребовала бы астрономические суммы для организации на Луне горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. По словам ученых, гелий накопился в лунном грунте благодаря постоянному воздействию солнечного ветра — потока ионизированных частиц, сообщает RT. Индия заявила о планах начать добычу ценного гелия-3 на Луне к 2030 году. Гелий-3 переносится на Луну солнечным ветром и, как полагают, остается на поверхности, застряв в грунте, тогда как при достижении Земли он блокируется магнитосферой.
Один из стартапов планирует добычу 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. Стартап Interlune, основанный экс-сотрудниками Blue Origin, рассчитывает в ближайшие годы запустить на Луне добычу гелия-3. Стартап Interlune, созданный бывшими руководителями Blue Origin, заявил о планах по добыче на Луне редкого гелия-3. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. 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.
Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
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. 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.
Выгода очевидна", — отметил Шевченко. По его словам, в ближайшем будущем партнерам по Международной космической станции МКС следует постепенно переходить от ее эксплуатации к созданию Международной лунной станции МЛС. Получим большую практическую пользу", — заключил ученый.
В настоящее время изотоп гелий-3 на Земле добывают в очень небольших количествах, исчисляемых несколькими десятками граммов в год.
Цитирование материалов сайта допускается только при условии установки активной гиперссылки на оригинальный материал. Копирование, распространение, иное использование опубликованных на сайте видеоматериалов без предварительного согласия правообладателя не допускается.
Мнение авторов может не совпадать с позицией редакции. Позиция редакции может быть озвучена только главным редактором или лицом, которое главный редактор специально уполномочил.
За достоверность информации в материалах, размещенных на коммерческой основе, несет ответственность рекламодатель. Instagram и Facebook Metа запрещены в РФ за экстремизм. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии.
На Луне обнаружили новый минерал: почему это важно для энергетики
Новое открытие делает Китай третьей страной в мире, обнаружившей новый минерал на Луне, сообщил Дун Баотун, заместитель директора CAEA. Стоит отметить, что ещё в 2006 году в ракетно-космической корпорации "Энергия" говорили, что главной целью России на Луне будет разработка гелия-3. Добыча гелия-3 на Луне может стать решающим фактором в развитии термоядерной энергетики. Индия заявила о планах начать добычу ценного гелия-3 на Луне к 2030 году.
Форма поиска
- Вы точно человек?
- Схожие новости:
- Гелий-три — энергия будущего
- Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
» Сокровище Луны – гелий-3
| На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем | 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. |
| Американская компания займется добычей гелия-3 на Луне: Космос: Наука и техника: | "Ученые посчитали, что 1 тонна гелия-3 в термоядерном реакторе даст столько энергии, сколько сжигание 15 миллионов тонн нефти. |
| Индия хочет обеспечить Землю дешевой энергией, полученной из лунного гелия-3 | 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. |
| На Луне ищут замену нефти — Forbes Kazakhstan | 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. |
На Луне ищут замену нефти
Американский стартап Interlune предложил первый в своем роде проект по коммерческой добыче вещества под названием гелий-3 на Луне и отправке его на Землю. В фантастической саге Иена Макдональда «Луна» (2015—2017) гелий-3 используется как топливо для термоядерных установок. Этот гелий-3 только на Луне, на Земле его нет. Поэтому они в перспективе планируют создание станций или налаживание его добычи с доставкой на Землю. Гелий-3, которого на Луне во много раз больше, чем на Земле, считается наиболее перспективным компонентом термоядерных реакторов будущего – основы безуглеродной энергетики. На Луне же количество гелия-3, попавшего на наш спутник из солнечного ветра, по оценкам, сотни миллионов тонн.
Луна и грош, или история гелиевой энергетики
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. Стартап Interlune возглавляют опытные представители космической индустрии. Ее гендиректор — экс-президент Blue Origin Роб Мейерсон. Основали Interlune примерно три года назад, но только сейчас стало известно, чем он занимается. Конкуренцию Interlune в добыче гелия-3 может составить Китай, который уже имеет первые успехи в этой сфере.
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. Газ используется в медицинском оборудовании. На Луне, по подсчетам специалистов, находится до 10 млн тонн гелия-3.
Именно в этом ее уникальность, обеспечивающая ряд замечательных преимуществ. Во-первых, протоны - заряженные частицы - не проникают в глубь материалов. Поэтому в отличие от нейтронов они не делают их радиоактивными. В-третьих, поскольку протоны - заряженные частицы, а электрический ток - поток заряженных частиц, становится реальным прямое преобразование термоядерной энергии в электрическую, минуя тепловую. Это позволит в случае 3He применить гораздо более эффективные инженерные решения для отбора энергии и в целом почти вдвое поднять КПД указанного процесса преобразования.
И наконец, в-четвертых, практическое отсутствие радиоактивности и взрывоопасности делает установки термоядерного синтеза на He совершенно безопасными в аварийных условиях, в том числе при природных катастрофах, террористических актах и т. Но с увеличением температуры и при избытке 3He в смеси гелия-3 с дейтерием влияние этого побочного "фона" сводится к минимуму. Это - вопрос более отдаленного будущего. Итак, экологическая чистота и энергетическая эффективность делают термоядерный синтез на гелии-3 непревзойденным источником энергии. Правда, на пути к достижению конечной цели - две фундаментальные трудности.
Первая: такого изотопа гелия на Земле практически нет. Он есть на Луне. Но можно ли там организовать его добычу с последующей доставкой на нашу планету? Насколько это экономически целесообразно? Вторая трудность в том, что пока отсутствует технология управляемого термоядерного синтеза.
Задача не решена, несмотря на многолетние усилия даже для более простой реакции синтеза на дейтерии и тритии. Впрочем, прежде всего нужно оценить, насколько реальна добыча и доставка гелия-3 с Луны в необходимых количествах и каковы в действительности его запасы там? Этот поток, называемый солнечным ветром, попадает на поверхность Луны. В отсутствие активных геологических процессов и круговорота веществ пылевидный материал, называемый реголитом, миллиарды лет накапливает приносимые частицы, в том числе гелия. В среднем содержание 3He в поверхностном слое мощностью 3 m составляет около 4 ppb частей на миллиард.
В районах развития высокотитанистых базальтов "лунных морей" концентрация изотопа может достигать 20 ppb и более. Концентрация гелия в реголите зависит от многих факторов. Очень важен возраст материала: чем дольше облучается поверхность, тем больше накапливается в нем внедрившихся частиц солнечного ветра. Имеет значение и размер зерен реголита. У слишком крупных относительно малая поверхность, а очень мелкие - не удерживают гелий.
Оптимальный размер - 20 - 50 мкм. Существен и минеральный состав самих зерен. Лучше всего гелий накапливается в ильмените - минерале, содержащем титан FeTiO3. Луна им богата. На каждый атом 3He приходится 3000 атомов обычного 4He, и второй от первого нужно отделить.
Заметим: 1 т реголита, перспективного для разработки, содержит в среднем около 20 мг 3He 10 ppb. Недавно мы в ГЕОХИ совместно с Петербургским физико-техническим институтом доктор физико-математических наук Георгий Ануфриев перемерили содержание 3He в колонке реголита, доставленного советским космическим аппаратом "Луна-24" в 1976 г. По всей длине колонки длиной 2 м не обнаружено направленного изменения содержания 3He. Кстати, грунт был взят в районе развития низкотитанистых базальтов, в котором содержание 3He ближе к минимальной границе, составляющей, как показал анализ, около 1 ppb. Чтобы добыть 1 т гелия-3, нужно переработать 100 млн.
Зато энергетическая эффективность 3He огромна: 1 т гарантирует работу агрегатов мощностью 10 ГВт в течение года. Напомню: суммарная мощность электростанций России составляет 215 ГВт. Иначе говоря, для обеспечения потребностей нашей страны нужно приблизительно 20 т 3He в год, а для планеты в целом - около 200 т. Во второй половине XXI в. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн.
Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет. Для сравнения следует отметить: доступное содержание этого ценного изотопа в природном газе, атмосфере и породах на Земле не превосходит 200 кг. Выходит, 1 т гелия-3 заменит 20 млн. Транспортировка 1 кг груза на траектории Земля-Луна-Земля обойдется сегодня приблизительно в 20 - 40 тыс. Чтобы доставить 1 т 3He, придется перевезти 2 - 5 т сопровождающего груза в виде контейнеров, охлаждающего оборудования и т.
Таким образом, доставка с Луны 1 т 3He потребует 100 млн. Кажется, огромная сумма. Для того чтобы организовать добычу 3He в промышленных масштабах, потребуется развернуть на Луне целую индустрию. Во-первых, придется вскрыть и переработать грунт на площади в сотни квадратных километров. Из каждого килограмма гелия можно получить максимум 0,3 г 3He с процессом сжижения и хранения неизбежно сопряжены потери.
Понятно, что первоначальные затраты, связанные с завозом оборудования, развертыванием лунной базы и организацией крупномасштабной добычи, будут велики. В то же время следует учесть, что в инженерном отношении все процедуры хорошо известны и достаточно просты.
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. Они легко проникают внутрь любых материалов, взаимодействуют с химическими элементами и делают их радиоактивными. В итоге возникающих повреждений материалы быстро становятся непригодными к дальнейшему употреблению, требуют изъятия и захоронения в виде радиоактивных отходов. Именно в этом ее уникальность, обеспечивающая ряд замечательных преимуществ. Во-первых, протоны - заряженные частицы - не проникают в глубь материалов.
Поэтому в отличие от нейтронов они не делают их радиоактивными. В-третьих, поскольку протоны - заряженные частицы, а электрический ток - поток заряженных частиц, становится реальным прямое преобразование термоядерной энергии в электрическую, минуя тепловую. Это позволит в случае 3He применить гораздо более эффективные инженерные решения для отбора энергии и в целом почти вдвое поднять КПД указанного процесса преобразования. И наконец, в-четвертых, практическое отсутствие радиоактивности и взрывоопасности делает установки термоядерного синтеза на He совершенно безопасными в аварийных условиях, в том числе при природных катастрофах, террористических актах и т.