Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. Запасы гелия-3 на Луне исследователи оценили в около 1,3 млн тонн. Извлекать гелий-3 из недр Луны российский ученый предлагает с помощью своеобразных "лунных бульдозеров", которые после нагрева грунта будут сгребать изотоп с поверхности. Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3.
Российские учёные оценили запасы изотопов гелия на Луне
- Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать |
- Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
- Поделиться
- Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. Сторонники добычи гелия на Луне заняли ключевые посты в консультативном совете НАСА. После объявлений Changesite-(Y) и гелия-3 Китайское национальное космическое управление объявило о полном государственном одобрении следующих трех лунных миссий фазы 4. 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. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет. Согласно теории, гелий-3 можно использовать в качестве компонента ядерного топлива, способного обеспечить энергией всю планету на долгие-долгие годы вперед.
Китай будет добывать гелий-3 на Луне
| Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия | В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта. |
| Китай будет добывать гелий-3 на Луне | 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. |
Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия
Гелий-3, которого на Луне во много раз больше, чем на Земле, считается наиболее перспективным компонентом термоядерных реакторов будущего – основы безуглеродной энергетики. найти ему применение. Запасы гелия-3 на Луне исследователи оценили в около 1,3 млн тонн. По словам ученых, гелий накопился в лунном грунте благодаря постоянному воздействию солнечного ветра — потока ионизированных частиц, сообщает RT. 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. Гелий-3, которого на Луне во много раз больше, чем на Земле, считается наиболее перспективным компонентом термоядерных реакторов будущего – основы безуглеродной энергетики.
Американцы займутся добычей гелия-3 на Луне
Причем на Луне гелий-3 находится лишь в поверхностном слое и имеет солнечное происхождение, а Луна играет роль ловушки для солнечного ветра. 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. «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он. Radia Windrunner который вскоре станет самым большим грузовым самолётом в мире и Стартап Interlune который собирается добывать безумно дорогой гелий-3 на Луне.
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
Стоит отметить, что ещё в 2006 году в ракетно-космической корпорации "Энергия" говорили, что главной целью России на Луне будет разработка гелия-3. Сообщается, что из образцов ученые смогли узнать, в какой концентрации в грунте Луны содержится гелий-3. Согласно теории, гелий-3 можно использовать в качестве компонента ядерного топлива, способного обеспечить энергией всю планету на долгие-долгие годы вперед. Стоит отметить, что ещё в 2006 году в ракетно-космической корпорации "Энергия" говорили, что главной целью России на Луне будет разработка гелия-3.
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
Газ используется в медицинском оборудовании. На Луне, по подсчетам специалистов, находится до 10 млн тонн гелия-3. Экономике США требуется в год 40 тонн, для того чтобы полностью удовлетворить свои потребности в энергии.
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. Гелий-3 еще считают немного перспективным, но все чаще озвучивается теория, согласно которой эффективнее будет добывать воду — она также понадобится для выпуска топлива непосредственно на Луне для полетов еще дальше. Так художник представляет грузовой транспорт для перевозки лунного грунта. На самом деле, чтобы добыть достаточное количество гелия-3, придется перелопатить не один миллион тонн местного «чернозема», и лопатами тут не обойтись. Фото: adamburnart.
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. 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.
Что представляет из себя современная одноразовая ракета? На старте это огромная бочка весом 100 тысяч тонн, которая на 90 процентов заполнена горючим. До Луны долетает конструкция, которая весит 50 тонн, а на Землю возвращается обгоревшая 3-тонная скорлупка с экипажем.
В общем, получается крайне неэкономно. Поэтому пилотируемый полет на Марс возможен сейчас только в один конец. Сила притяжения здесь в 6 раз меньше, поэтому для полета даже ракеты не нужны. Вы можете запускать космические аппараты не вертикально вверх, а параллельно поверхности: поставить корабль на тележку и разогнать по рельсам с помощью электродвигателя. Такая схема в сотни раз удешевляет космические полета и делает доступными Марс и Венеру. Топливо для термоядерных реакторов Анализы лунного грунта показали, что в тонком поверхностном слое накопилось много легкого изотопа Гелий-3. Его планируют использовать, как топливо для термоядерных реакторов ученые близки к тому, чтобы управлять термоядерным синтезом.
Гелий-3 есть и на Земле, но в крайне незначительных количествах. Стоимость одного литра газа достигает 1200 долларов США. На Луне концентрация гораздо выше, минимальная оценка запасов превышает 500 тысяч тонн. Рыночная стоимость этого ресурса более 10 квадриллионов долларов, примерно около 500 годовых ВВП такой страны как США. Ученые подсчитали: для того, чтобы обеспечить все население Земли энергией в течении года достаточно 30 тонн гелия. Солнечные батареи и электричество.
Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
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.
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. Даже обнаружен гелий был сначала на Солнце, почему и получил название в честь древнегреческого бога Гелиоса. Позже его нашли в минералах, содержащих радиоактивные элементы, и, наконец, выловили в атмосфере среди других благородных газов.
Земной гелий имеет в основном не космическое, а вторичное, радиационное, происхождение: при распаде радиоактивных химических элементов вылетают альфа-частицы - ядра гелия-4. Гелий-3 так не образуется, и поэтому его количество на Земле ничтожно и исчисляется буквально килограммами. Запастись гелием космического происхождения с относительно большим содержанием гелия-3 можно в атмосферах Урана или Нептуна - планет достаточно больших, чтобы удержать этот легкий газ, или на Солнце.
Оказалось, что к солнечному гелию подобраться проще: все межпланетное пространство заполнено солнечным ветром, в котором на 70 тысяч протонов приходится 3000 альфа-частиц - ядер гелия-4 и одно ядро гелия-3. Ветер этот чрезвычайно разрежен, по земным меркам он представляет собой самый настоящий вакуум, и "сачком" его поймать невозможно см. Зато солнечная плазма оседает на поверхности небесных тел, не имеющих магнитосферы и атмосферы, например на Луне, и, значит, можно опустошить какую-нибудь природную ловушку, исправно пополнявшуюся последние четыре миллиарда лет.
В результате плазменной бомбардировки на Луну за это время выпало несколько сотен миллионов тонн гелия-3. Если бы весь солнечный ветер оставался на поверхности Луны, то кроме 5 граммов гелия-3 на каждом квадратном метре поверхности оказалось бы в среднем еще 100 килограммов водорода и 16 - гелия-4. Из этого количества можно было бы создать вполне приличную атмосферу, лишь немногим более разреженную, чем марсианская, или океан жидкого газа двухметровой глубины!
Однако ничего подобного на Луне нет, и лишь очень малая доля ионов солнечного ветра навсегда остается в верхнем слое лунного грунта - реголите. А всего на Луне около миллиона тонн этого изотопа, по земным меркам очень много. При современном уровне мирового энергопотребления лунного топлива хватило бы на 10 тысяч лет, что примерно в десять раз больше, чем энергетический потенциал всего извлекаемого химического топлива газа, нефти, угля на Земле.
Тем не менее с технической точки зрения процесс добычи довольно прост и в подробностях разработан энтузиастами колонизации Луны см. Чтобы обеспечить современную годовую потребность Земли в энергии, необходимо завезти с Луны всего лишь около 100 тонн гелия-3. Именно это количество, соответствующее трем-четырем рейсам космических челноков - шаттлов, и завораживает своей доступностью.
Однако сначала надо перекопать около миллиарда тонн лунного грунта - не такое уж большое количество по меркам горной промышленности: например, угля за год в мире добывают два миллиарда тонн в России - около 300 миллионов тонн. Конечно, содержание гелия-3 в породе не слишком велико: например, разработка месторождений считается экономически эффективной, если золота в них содержится не менее нескольких граммов, а алмазов - не менее двух каратов 0,4 г на тонну. В этом смысле гелий-3 можно сравнить разве что с радием, которого с начала ХХ века было получено всего лишь несколько килограммов: после обработки тонны чистого урана получается только 0,4 грамма радия, не говоря уже о проблемах добычи самого урана.
В начале прошлого века, в период романтического отношения к радиоактивности, радий был довольно популярен и известен не только физикам, но и лирикам: вспомним фразу В. Маяковского: "Поэзия - та же добыча радия. В грамм добыча, в год труды".
Ученый считает, что план быстро окупит себя и приблизит миссию на Марс. По его словам, на участке площадью около двух кв. Этого количества изотопа гелия достаточно для работы ядерного реактора мощностью 1000 мегаватт в течение года. Для генерирования эквивалентного количества электроэнергии понадобилось бы сжечь угля на 140 миллионов долларов. Следите за самым важным в Telegram-канале «Татар-информ.
Изучение редкого гелия-3 на Луне началось еще в 1970-х годах благодаря программам «Аполлон» и «Луна». С тех пор проводилось несколько миссий космических аппаратов для более детального изучения данного ресурса. Результаты исследований показали, что запасы редкого гелия-3 на Луне достаточно велики, чтобы использовать в термоядерной энергетике на протяжении нескольких столетий. Также этот элемент может быть использован для создания эффективных реакторов, которые могут стать ключевыми в будущем энергетическом секторе.
Поиски гелия-3 на Луне: технологии и препятствия Поиск редчайшего гелия-3 на Луне является одной из самых интересных задач современной космической науки. Так как гелий-3 не выделяет радиацию и не производит опасных отходов, он может стать ключевым компонентом в новых проектах ядерной энергетики. Поиск этого элемента на Луне осложняется техническими и экономическими препятствиями. Добыча гелия-3 требует использования специализированного оборудования и технологий, которые еще не разработаны. Кроме того, доставка оборудования и персонала на Луну также представляет значительные трудности и затраты.