Содержание Гелия 3 на Луне в 10 тысяч раз выше, чем на Земле.
Российские ученые обнаружили на Луне почти 1,5 млн тонн гелия-3, которого нет на Земле
Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне. Американский стартап Interlune намерен организовать добычу гелия-3 на Луне уже к 2030 году. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
На Луне гелий-3 присутствует в очень малых количествах, но его добыча может стать очень выгодным бизнесом. Почему ученые считают, что гелий-3, который в изобилии содержится на Луне может помочь человечеству преодолеть энергетический кризис? Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне. В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма.
На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем
Send В рамках проекта разрабатывают робота, который может высадиться на спутнике Земли для геологоразведки гелия-3. Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. Он образовался во время Большого взрыва и был распределён по всей Солнечной системе. На Земле этого изотопа очень мало, так как большая часть его улетучилась в космос. Некоторое количество гелия-3 было захвачено ядром Земли.
Ричардсону и Д. 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].
По данным газеты, Китай сейчас работает над программой добычи гелия-3 на Луне. Изотоп гелия-3 возникает на Солнце во время термоядерных реакций, а затем солнечным ветром распространяется в космосе. 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.
Один из них — "Луна-25" — займётся поисками водяного льда на южном полюсе, ещё один — "Луна-27" — возьмёт пробы грунта. Стоит отметить, что ещё в 2006 году в ракетно-космической корпорации "Энергия" говорили, что главной целью России на Луне будет разработка гелия-3. Это вещество можно будет использовать как топливо для термоядерных реакторов.
Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия
найти ему применение. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. РКК «Энергия» планирует промышленное освоение Луны для добычи экологически чистого топлива гелий-3, которого нет на Земле.
Один из стартапов планирует добычу гелия-3 на Луне
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. 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.
При этом стоит отметить тот факт, что в настоящее время еще необходимо изучить техническую возможность осуществления подобных реакций. Да и добыча этого вещества на Луне не будет легкой. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. Основной проблемой на данный момент времени остается реальность добычи гелия из лунного реголита.
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. В 2020 году аппарат «Чанъэ-5» доставил на Землю образцы лунного грунта, где была обнаружена большая концентрация ценного изотопа. Ученые поняли, как в дальнейшем извлекать этот материал из лунной породы, и будут продолжать работать в этом направлении в ближайшие годы.
Столь интенсивного нейтронного потока ни один из известных материалов не может выдержать свыше шести лет — при том, что имеет смысл делать реактор с ресурсом как минимум в 30 лет. Следовательно, первую стенку тритиевого термоядерного реактора будет необходимо заменять — а это очень сложная и дорогостоящая процедура, связанная к тому же с остановкой реактора на довольно длительный срок. Во-вторых, от мощного нейтронного излучения необходимо экранировать магнитную систему реактора, что усложняет и, соответственно, удорожает конструкцию. В-третьих, многие элементы конструкции тритиевого реактора после окончания эксплуатации будут высокоактивными и потребуют захоронения на длительный срок в специально созданных для этого хранилищах. Читайте также: Куда пропала луна или что от нас скрывают?! В случае же использования в термоядерном реакторе дейтерия с изотопом гелия-3 вместо трития большинство проблем удается решить. Интенсивность нейтронного потока падает в 30 раз — соответственно, можно без труда обеспечить срок службы в 30-40 лет. После окончания эксплуатации гелиевого реактора высокоактивные отходы не образуются, а радиоактивность элементов конструкции будет так мала, что их можно захоронить буквально на городской свалке, слегка присыпав землей. В чем же проблема? Почему мы до сих пор не используем такое выгодное термоядерное топливо? Прежде всего, потому, что на нашей планете этого изотопа чрезвычайно мало. Рождается он на Солнце, отчего иногда называется «солнечным изотопом». Его общая масса там превышает вес нашей планеты. В окружающее пространство гелий-3 разносится солнечным ветром. Магнитное поле Земли отклоняет значительную часть этого ветра, а потому гелий-3 составляет лишь одну триллионную часть земной атмосферы — примерно 4000 т. На самой Земле его еще меньше — около 500 кг. На Луне этого изотопа значительно больше. Там он вкрапляется в лунный грунт «реголит», по составу напоминающий обычный шлак. Речь идет об огромных — практически неисчерпаемых запасах! Высокое содержание гелия-3 в лунном реголите еще в 1970 году обнаружил физик Пепин, изучая образцы грунта, доставленные американскими космическими кораблями серии «Аполлон».
Луна . Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий .
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.
В NASA 30 лет назад описали концепт лунной фермы, способной прокормить 50 человек. Но ее площадь — один гектар. Это не картофельная плантация Марка Уотни. Еще предстоит научиться использовать местные материалы для постройки жилищ. Но не исключено, что их придется бурить в грунте кратеров или обустроиться в лавовых трубках — к примеру, из-за отсутствия атмосферы здесь очень жарко на солнце и жутко холодно в тени. И придется бороться с радиацией: только в фильмах можно бродить днями на другой планете под палящим Солнцем, а также бомбардировкой метеоритами. Для защиты сойдет реголит, а несколько лет назад компания TeamIndus предложила для защиты электромагнитный щит впрочем, с тех пор от индийского стартапа ничего не слышно.
Существуют концепты и надувных модулей еще в 1954 году идею озвучил фантаст Артур Кларк. Проект носит название Moon Village. Его участники описывают базу, состоящую из надувных блоков, в которых разместятся рабочие зоны, жилье, лаборатории, производство и так далее. Модули предлагают защитить панцирями, созданными роботами по принципу 3D-печати как раз из лунной породы. Тем не менее специалисты лелеют концепцию получения всего необходимого именно in situ лат. А еще остаются воздух и энергия для обеспечения жизни колоний и отправки кораблей. Добыча и использование лунного гелия-3 еще долго будут фантастикой, а из-за длинных ночей солнечные батареи придется размещать в строго отведенных местах небесного тела.
В 1970-е годы американские специалисты нашли в собранном астронавтами «Аполлона-11» грунте три минерала: пироксферроит, транквиллитит и армолколит. Сначала они считались новыми для науки, но потом у них были найдены земные аналоги. Фотография лунной поверхности 1969 года с восходящей из-за горизонта Землей. Изотоп гелий-3 на Луне Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. О том, что он в некотором количестве имеется на Луне, ученые знали и раньше, однако китайские исследователи доказали, что его очень много. Это очень важное для науки открытие, потому что гелий-3 является кандидатом на роль топлива для ядерного синтеза. Ученые считают, что ни изотоп, ни его остаточные продукты не являются радиоактивными — если использовать его в реакторах, не нужно будет думать, как безопаснее утилизировать отходы. Кажется, в будущем на Луне будут добывать много гелия-3 У гелия-3 есть плюсы, но не стоит считать его идеальным. Первый минус этого изотопа заключает в том, что заправленный им термоядерный реактор должен работать при очень высоких температурах. Второй минус заключается в том, что гелий-3 очень редкий изотоп. Искусственный способ добычи гелия-3 заключается в распаде трития в ядерных боеголовках и извлечении в очень небольших количествах.
Футурология Миссия «Луна»: когда и как начнется колонизация спутника Земли Энергетическое спасение Открытие нового лунного минерала может улучшить понимание истории Луны и ее современного состава. Однако непосредственно камень Чанъэ может иметь более прямое влияние на человечество. Дело в том, что он содержит гелий-3 — разновидность атомов гелия, которая редко встречается на Земле. При этом считается, что его в изобилии можно найти на Луне. По некоторым оценкам, в первых нескольких метрах поверхности его может быть до 1,1 млн тонн. Гелий-3 не радиоактивен, поэтому он может стать безопасным вариантом топлива для реакторов ядерного синтеза. Этот метод обладает огромным энергетическим потенциалом, однако пока человечеству не удалось создать подходящий реактор. Если ученым удастся придумать, как на практике использовать ядерный синтез для производства энергии, то он может стать источником чистой энергии.
Пациент Neuralink играет в шахматы мыслью, Добыча ГЕЛИЯ-3 на ЛУНЕ, Новое обновление робота H1
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. Краткая справка: В 1970-е годы американские специалисты нашли в собранном астронавтами «Аполлона-11» грунте три минерала: пироксферроит, транквиллитит и армолколит. Сначала они считались новыми для науки, но потом у них были найдены земные аналоги.
По информации из открытых источников, в год добывается 15 килограммов гелия-3. Из-за редкости, изотоп стоит очень дорого — 17 540 долларов за грамм. Считается, что использование в реакторах гелия-3 снижает риск катастроф вроде Чернобыля По расчетам китайских ученых, на поверхности Луны содержится до 1,1 миллиона метрических тонн гелия-3.
Это значит, что прямо сейчас на земном спутнике находятся ресурсы стоимостью около 1,5 квадриллиона долларов. По словам главы Китайской лунной программы Оуян Цзыюаня Ouyang Ziyuan , три полета на Луну в год смогут обеспечить энергией всех людей на Земле. Добыча полезных ресурсов на Луне Но радоваться еще рано — такие полеты будут требовать огромного количества денег, времени и сил. Чтобы добыть один грамм изотопа гелия-3, специалистам нужно переработать около 150 тонн лунного реголита. Переработка будет вестись либо на самой Луне, либо на Земле. В любом случае, материал придется транспортировать и это тоже будет стоить огромных денежных вложений. Доставка грузов на Луну и обратно стоит огромных денег После открытия минерала «камень Чанъэ» и изотопа гелия-3, Китайское национальное космическое управление еще сильнее заинтересовалось исследованием Луны.
В 2024 году Китай запустит пятую фазу программы «Чанъэ», в рамках которой планируется изучить южный полюс Луны и начать строительство исследовательской станции.
Это означает, что на Луне должно быть от 500 тысяч до нескольких миллионов тонн данного изотопа. Учёные подсчитали, что 0,02 грамма гелия-3 в ходе реакции термоядерного синтеза выделяют энергии столько же, сколько образуется при сжигании барреля нефти 159 литров. При современном уровне мирового энергопотребления лунного топлива человечеству хватило бы на 5-10 тысяч лет, что примерно в десять раз больше, чем энергетический потенциал всего извлекаемого химического топлива газа, нефти, угля на Земле. Зачем вообще добывать гелий-3 Большая часть добытого людьми гелия используется в лабораториях для научных целей.
Гелий-3 используется для наполнения газовых детекторов нейтронов. Это счётчики для измерения нейтронного потока. К примеру, нейтронные мониторы используют для обнаружения незаконно перевозимых делящихся материалов и предотвращения ядерного терроризма. Также гелий-3 используют для достижения сверхнизких температур. Откачкой паров гелия-4 под вакуумом можно получить температуры до 0,7 К.
Если же откачивать пары гелия-3, то можно вплотную приблизиться к условной границе криогенных и сверхнизких температур 0,3 К. Путём растворения жидкого гелия-3 в гелии-4 достигают милликельвиновых температур около 0,02 К. Российский токамак Т-15МД Самым же полезным видом применения гелия-3 является термоядерное топливо. Однако именно этого человечество ещё пока делать и не может ввиду отсутствия гелия-3 в необходимых количествах, а также сырой технологии создания и эксплуатации токамаков. Но в теории гелий-3 является чуть ли не идеальным вариантом ядерного топлива.
Дейтерий-гелиевые реакции не производят радиоактивные отходы в том числе в случае аварий , обладают высокой энергоэффективностью, вместо малополезных нейтронов выделяют протоны, которые могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, а реакторы, по расчётам учёных, будут иметь меньшие эксплуатационные затраты.
Космические технологии Теме предстоящего освоения Луны посвящено множество публикаций как в научно-популярных ресурсах, так и в СМИ для широкой публики. Любопытно, что в большинстве статей, особенно американских, насаждается мнение, что в скором будущем Земле грозит энергетический голод и спасение придет с Луны с ее гигантскими запасами гелия-3 и возможностью покрыть ее поверхность солнечными батареями. В отдельных статьях, в конце, мельком упоминается, что все это, в том числе создание сверхстойких роботов для выполнения работ на Луне вместо людей, потребует огромных затрат, но таковые оправданы с учетом предстоящих грандиозных выгод. Вот как по нашей просьбе обрисовал положение дел компетентный специалист в этой области профессор Алексей Дмитриев, участвовавший в свое время в создании орбитальной станции «Мир», а последние 12 лет работающий в Институте космических исследований при Национальном центральном университете Тайваня занимается разработкой совместного российско-тайваньского проекта космических исследований. Не созданы еще для этого термоядерные реакторы, технология совершенно не развита, и не было ни одного положительного эксперимента по проведению термоядерного синтеза на Земле с использованием магнитной ловушки.
Есть различные предсказания, огромное количество модельных расчетов, но аппарата, который бы дал хороший положительный выход энергии в течение продолжительного времени, нет. Поэтому тратить огромные деньги на то, чтобы разрабатывать гелий-3 на Луне, сейчас бессмысленно. Особенно при тех космических технологиях, которые у нас есть». Фото: NASA По решению Международной авиационной федерации ФАИ 12 апреля — день, когда в 1961 году человек, преодолев притяжение Земли, впервые взлетел в космическое пространство, отмечается как Всемирный день авиации и космонавтики. Это эпохальное событие пробудило в те времена небывалое воодушевление у жителей Земли, породив грандиозные надежды на предстоящее вскоре освоение космоса, ближайших планет, а затем и всей Вселенной, с обретением новых невообразимых возможностей и знаний. Но мало кто сейчас помнит, что за два года до триумфального полета Юрия Гагарина, 12 сентября 1959 года, первой достигла Луны советская автоматическая станция «Луна-2», а следом, 4 октября 1959-го, стартовала «Луна-3», которая 7 октября произвела облет Луны, передав на Землю снимки ее обратной стороны.
Все это раззадорило американцев, которые десятилетие спустя, в 1969 году, первыми ступили на поверхность Луны. Но через пару десятилетий рассвет космической эры сменился закатом с постепенным забвением былых надежд. И вот теперь забрезжил новый рассвет. По его мнению, Луна интересна прежде всего интенсивным развитием космических технологий, которые в последние десятилетия очень сильно затормозились. Новые ракеты, которые делают американцы, якобы частные, коммерческие, похоже, очень низкого качества, их запуски постоянно отодвигаются. Они плохо летают.
Так что сейчас мы видим шаг назад в развитии космической техники, и в этом плане лунная программа могла бы, конечно, подхлестнуть такое развитие», — говорит Дмитриев.
Российские ученые создали электронные глаза для слепых
- Правила комментирования
- На полюс за гелием
- На Луне обнаружили новый минерал: почему это важно для энергетики | РБК Тренды
- ПРОЕКТ "ЛУНА - ГЕЛИЙ-3"
Новый минерал на Луне — камень Чанъэ
- Гелий-три — энергия будущего - Статья НЛО МИР
- Энергетика на Гелие-3
- Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать |
- Что так привлекает сверхдержавы на нашем спутнике?