Гелий-3 очень важен, поскольку он является многообещающим кандидатом на роль топлива для ядерного синтеза. 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. Как уже было сказано, на Земле природный гелий-3 добывать если и возможно, то абсолютно не эффективно, а искусственное производство покрывает только интересы учёных. Почему ученые считают, что гелий-3, который в изобилии содержится на Луне может помочь человечеству преодолеть энергетический кризис? Имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией на пять тысяч лет вперед, заявил в среду на мультимедийной лекции в РИА Новости доктор физико-математических наук.
Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
Добытый на Луне гелий-3 предполагается использовать для проведения квантовых вычислений, медицинской визуализации, а также, возможно, в качестве топлива для термоядерных реакторов. Специалисты стартапа Interlune разработали стратегию по добыче гелия-3 на Луне и последующей доставке его на Землю. Добыча гелия-3 на Луне имеет пару серьезных проблем, решением которых и занимаются ученые. Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. Новое открытие делает Китай третьей страной в мире, обнаружившей новый минерал на Луне, сообщил Дун Баотун, заместитель директора CAEA. В реголите Луны содержатся повышенные концентрации изотопа гелия-3.
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
Нельзя не упомянуть, что затраты на строительство добывающей гелий-3 шахты на Луне будут поистине астрономическими. По словам учёных, «имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией, как минимум, на пять тысяч лет вперёд» (цитата по РИА Новости). Кроме ценного гелия-3, на Луне за последние годы был обнаружен кислород, водород и значительные запасы воды в виде льда.
Гелий-три — энергия будущего
| Российские учёные оценили запасы изотопов гелия на Луне | Своё ТВ | В фантастической саге Иена Макдональда «Луна» (2015—2017) гелий-3 используется как топливо для термоядерных установок. |
| Гелий-3 — Википедия | Добыча гелия-3 потребовала бы астрономические суммы для организации на Луне горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. |
| Луна . Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий . | Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. |
Индийские эксперты заявили о создании базы на Луне через 10 лет
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. И вероятно лишь тела без сильного магнитного поля могут стать ловушками солнечного ветра.
Ломоносова Владислав Шевченко. В США даже проводятся конкурсы на лучший проект лунного экскаватора, который сможет эффективно перерабатывать внеземной грунт и искать драгоценные ресурсы. Что еще там, на Луне? Кроме ценного гелия-3, на Луне за последние годы был обнаружен кислород, водород и значительные запасы воды в виде льда.
Эти ресурсы будут крайне востребованы, если дело все-таки дойдет до колонизации Луны и строительства постоянных лунных баз. Ученые уже придумали , как добывать воду и кислород прямо на спутнике Земли с помощью реактора, который способен поддерживать жизнь экипажа из шести-восьми человек. Если американцы будут копать грунт своими лунными экскаваторами, они обязательно откопают металлы: железо, алюминий, титан, торий, хром, магний. И добудут калий, натрий, кремний и фосфор.
Американские ученые хорошо знают состав лунной почвы еще со времен миссии «Аполлон». Но полностью определить местоположение различных металлов на поверхности спутника Земли им удалось благодаря автоматической межпланетной станции Lunar Prospector «лунный геолог» — англ. За 570 дней миссии было изучено внутреннее строение Луны и элементный состав ее поверхности. Все специалисты, которым посчастливилось держать в руках лунный грунт, говорят о его необычности и существенных отличиях от земной почвы.
Лунная гонка Разговоры о колонизации Луны и освоении ее ресурсов ведутся с самого первого полета космических аппаратов на спутник Земли.
Пока альтернативы ему ученые не видят. 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.
Минусы: большие трудности с получением контролируемых реакций, но у нас есть время решить эту проблему. Этап, который приведет к строительству «исследовательской базы» на южном полюсе Луны. Дорожная карта миссий, запланированных на ближайшее время: Чанъэ 6, который, как и «Чанъэ 5», будет миссией по сбору образцов. На этот раз он попытается вернуть на Землю лед, расположенный в постоянно затененных кратерах на южном полюсе. Чанъэ 7, который будет представлять собой комбинацию орбитального аппарата, посадочного модуля и вездехода, предназначенную для поиска воды на южном полюсе Луны. Несмотря на количество, эта миссия может следовать за Чанъэ-6, но также и предшествовать ей. Чанъэ 8, который проверит технологии возможного строительства лунной базы. К этим миссиям добавляются миссии с экипажем, которые Китай, в сотрудничестве с Россией , план на следующее десятилетие. Надеюсь, мощная ракета Space Launch System он взлетит 27 сентября.
На всякий случай есть и «запасная» дата запуска: это будет 2 октября.
СМИ: Китай работает над программой добычи гелия-3 на Луне
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.
Таким способом можно получать до 18 килограмм гелия-3 в год, чего абсолютно недостаточно для каких-либо промышленных нужд. В природе же он может накопиться либо на больших планетах Уран или Нептун , способных его удерживать, либо на телах без атмосферы и магнитосферы. Так, Луна в течение миллиардов лет терпела плазменную бомбардировку солнечным ветром. В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма.
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? Шесть полноценных экспедиций с высадкой на Луну, базируясь на нынешних технологиях, - порядка 2,5 миллиарда долларов. Но прежде чем высаживать на Луне человека, надо будет провести рекогносцировку на местности, отработать технологии, спуск и подъем. Иными словами, общее число экспедиций около десяти, шесть из которых будут пилотируемыми. Представим, что вам дали добро и средства. Как быстро РКК "Энергия" могла бы реализовать задуманное? В 2010 году к Луне полетел бы зонд, в 2012-м - пилотируемый облет Луны, а в 2014-м туда отправился бы человек. И как это будет выглядеть в деталях?
Однако, для этого необходимо решить ряд технических и экономических проблем, связанных с добычей и транспортировкой гелия-3 на Землю , а также с разработкой технологий, позволяющих эффективно использовать гелий-3 для термоядерного синтеза. 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.
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. Следовательно, населению нашей планеты лунного ресурса гелия-3 должно хватить как минимум на ближайшее тысячелетие. Основной проблемой остаётся реальность добычи гелия из лунного реголита. Поэтому для добычи тонны этого изотопа следует переработать не менее 100 млн тонн грунта. Существование гелия-3 было предположено австралийским ученым Марком Олифантом во время работы в Кембриджском университете в 1934. Окончательно открыли этот изотоп Луис Альварес и Роберт Корног в 1939. Лучший ответ.
Энергетика на Гелие-3
| Американцы займутся добычей гелия-3 на Луне | Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3. |
| Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне | 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. |
| Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать | | Амбициозные планы добычи гелия-3 на Луне, на полном серьезе рассматриваемые не только космическими лидерами (Россия и США), но и новичками (Китай и Индия), связаны с надеждами, которые возлагают на этот изотоп энергетики. |
| Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне | Бывшие сотрудники компании Blue Origin создали стартап, который планирует заниматься добычей гелия-3 на Луне. |
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
Образование гелия-3: гелий формируется на Солнце, космическое излучение превращает гелий в гелий-3, атмосфера Земли и ее магнитное поле отбрасывают гелий-3, гелий-3 концентрируется на Луне. Изотоп гелий-3 на Луне. Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа 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. Индия намерена стать лидером по добыче изотопа гелия-3, который в изобилии имеется на Луне и может стать перспективным источником энергии для Земли.