В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма.
СМИ: Россия планирует добывать полезные ископаемые на Луне
Interlune прогнозирует значительный рост спроса на гелий-3 в ближайшие годы. По данным компании, к 2040 году ежегодный спрос на него составит 4000 кг по сравнению с текущими 5 кг. 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.
Как добывают гелий-3 В лаборатории газ получить очень сложно: в атмосфере Земли его так мало, что использовать изотоп из воздуха экономически не рентабельно. В конце прошлого века ученые выяснили, что поверхностный слой Луны реголит содержит огромные запасы гелия-3, потому что газ не улетучивается из-за отсутствия атмосферы. Тонна лунного грунта дает примерно 0,01 грамма изотопа. А весь поверхностный слой содержит как минимум 500 000 тонн вещества. Этого достаточно, чтобы обеспечить население Земли энергией примерно на 5 000 лет и при этом не использовать природное топливо. Чтобы отделить ценный газ от других элементов, нужно нагреть реголит до 600 градусов, а затем охладить или центрифугировать. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом. Сначала нужно построить научные базы.
Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. Затем этот газ будет доставляться на Землю, где будет происходить его обработка и разделение на гелий-3 и другие элементы. Несмотря на то, что использование гелия-3 в качестве топлива для космических кораблей выглядит весьма перспективным, существуют и некоторые проблемы. 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.
Фото: adamburnart. Критики покачали головами: «Кто будет контролировать добычу, заработает миллиарды! Да и лунного гелия-3 тоже нет. Наверное, потому, что технологии его добычи не существует, неизвестно, как получить от него отдачу, нет и подходящих реакторов. Говорят , такие появятся еще лет через 25, если кто-то придумает его реальную конструкцию. Согласно нынешним прогнозам, лунная база появится не ранее 2030 года, однако, как показывает история, шансы на это невелики. Более реалистичные планы указывают на 2040-е. Решение «лунных вопросов» наверняка поможет в создании новых прорывных технологий, которые пригодятся на Земле. Фото: wallhere. А без Луны, вероятно, и Марса нам не видать. И Юпитера, где гелия-3 хоть отбавляй. К нему полетим на ионных двигателях. Выбор покупателей.
Лунные запасы
- Содержание
- Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
- Китай находит гелий-3 на Луне: начинается великая гонка
- » Сокровище Луны – гелий-3
Индийские эксперты заявили о создании базы на Луне через 10 лет
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.
Миллиарды лет назад на Земле соотношение гелия-4 и гелия-3 было такое же, как и во всей Вселенной. Однако за прошедшее в тех пор время гелий, образовавшийся при первичном нуклеосинтезе, полностью улетучился из земной атмосферы. И весь гелий, который сегодня есть на Земле, образовался в результате радиоактивного распада. То есть на Земле существует практически только гелий-4. А гелий-3 образуется только на Солнце в результате происходящих там термоядерных реакций в основном на Солнце образуется гелий-4, но и гелия-3 там образуется тоже немало. С Солнца эти элементы разлетаются в пространство в виде так называемого "солнечного ветра" особый вид космических лучей.
На Землю и другие планеты "солнечный ветер" не попадает: мешает атмосфера и магнитное поле. А вот, скажем, на Луну, лишенную атмосферы, частицы "солнечного ветра" попадают и "застревают" в поверхностном слое грунта. До некоторых пор эти факты представляли чисто теоретический интерес. В практической плоскости о гелии-3 заговорили, когда стало ясно, что нефть закончится в ближайшие десятилетия. Угля и газа хватит чуть подольше, но тоже не надолго. Очевидно, что единственный способ решения энергетической проблемы — это использование энергии атомного ядра.
Однако и запасы урана тоже не бесконечны… Поэтому уже полвека неизменно популярна идея использования термоядерного синтеза. В термоядерных реакциях, происходящих на Солнце, четыре атома легкого изотопа водорода соединяются в один атом гелия с выделением энергии. Именно это низкое сечение реакции обеспечивает устойчивость Солнца — иначе на нем шла бы не устойчивая термоядерная реакция, а термоядерный взрыв. Для термоядерных реакций, производимых на Земле, нужен "тяжелый водород" - дейтерий. Однако, кроме дейтерия, для термоядерной реакции нужен второй компонент, атом которого должен быть в 3 раза тяжелее водорода. Это может быть либо "сверхтяжелый водород", который называется тритий, либо тот самый гелий-3.
Тритий на Земле не существует, кроме того, он очень сильно радиоактивен и неустойчив. Именно такая реакция рассматривается как основная в планируемых проектах, в частности, в создаваемом международном проекте ИТЭР. Однако недостатком такой реакции является, во-первых, необходимость для нее сильно радиоактивного трития, а, во-вторых, то, что в ходе такой реакции возникает сильное нейтронное излучение. Поэтому в последнее время создаются проекты «безнейтронной» термоядерной реакции, топливом для которой служит гелий-3 — легкий изотоп гелия. Преимущество реакций на гелии-3 по сравнению с дейтериево-тритиевой реакцией в том, что, во-первых, для нее не требуется радиоактивных изотопов в качестве топлива, а, во-вторых, получаемая энергия уносится не с нейтронами, а с протонами, из которых извлечь энергию будет легче. Единственная проблема — практическое отсутствие гелия-3 на Земле.
Но, как сказано выше, гелий-3 есть в лунном грунте. Поэтому для того, чтобы иметь источники энергии после того, как подойдет к концу ископаемые виды топлива, космические агентства разных стран разрабатывают планы строительства базы на Луне, которая будет перерабатывать лунный грунт который называется реголит , добывать из него гелий-3 и в сжиженном виде доставлять его на термоядерные электростанции на Земле. Одной тонны гелия-3 хватит, чтобы обеспечить энергетические потребности всего человечества на несколько лет, что окупит все затраты на создание лунной базы. Буш уже поставил задачу: создать американскую лунную базу в 2015-2020 годах. А что же сегодня предпринимается в России?
Ресурс, на который она нацелена, гелий-3, может использоваться на Земле для таких приложений, как квантовые вычисления, медицинская визуализация и, возможно, когда-нибудь в будущем в качестве топлива для термоядерных реакторов. Гелий-3 переносится на Луну солнечным ветром и, как полагают, остается на поверхности, застряв в грунте, тогда как при достижении Земли он блокируется магнитосферой. Interlune стремится выкапывать огромные количества лунного грунта или реголита , обрабатывать его и извлекать гелий-3, который затем будет отправлять обратно на Землю.
Обсуждение Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий В последнее время все больше внимания уделяется поиску новых источников энергии для космических миссий и дальних космических перелетов. Одним из перспективных кандидатов на эту роль является гелий-3, который обладает уникальными свойствами и может быть использован для создания экологически чистого и мощного топлива.
Гелий-3 — это изотоп гелия, который встречается исключительно на Луне и в очень малых количествах на Земле. Он обладает уникальными свойствами, делающими его идеальным топливом для космических кораблей. Во-первых, гелий-3 является самым легким элементом во Вселенной, что делает его идеальным для использования в ракетных двигателях.
Один из стартапов планирует добычу гелия-3 на Луне
Источник фото Специалисты из Пекинского научно-исследовательского института геологии урана изучили грунт, привезенный с Луны в 2020 году. Это первые каменистые образцы с 1976 года, привезенные со спутника. Сообщается , что из образцов ученые смогли узнать, в какой концентрации в грунте Луны содержится гелий-3. Этот изотоп — наиболее безопасный и многообещающий источник ядерной энергии, который можно было бы добывать на спутнике Земли. По разным оценкам, его содержание в лунном грунте может быть от 0,5 до 2,5 миллиона тонн.
Гелий-3 действительно может изменить мир. Китайская миссия «Чанъэ-5» Changesite, Helium-3 и будущие разработки О том, что на нашей Луне есть залежи гелия-3, мы знали уже давно: еще со времен программы «Аполлон». И с тех пор ученые усердно работали над тем, чтобы понять, как доставить его на Землю, поскольку это дало бы огромные преимущества с точки зрения энергии. Прежде всего, термоядерный синтез с гелием-3 по сравнению с термоядерным синтезом с использованием дейтерия и трития, изотопов водорода, не приведет к образованию радиоактивных нейтронов. 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.
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. 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.
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. На Луне же запасы этого ценного изотопа составляют, по минимальным оценкам, около 500 тысяч тонн. При термоядерном синтезе, когда в реакцию вступает 1 тонна гелия-3 с 0,67 тоннами дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию примерно 15 миллионов тонн нефти.
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта. По словам учёных, «имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией, как минимум, на пять тысяч лет вперёд» (цитата по РИА Новости). Гелий-3 переносится на Луну солнечным ветром и, как полагают, остается на поверхности, застряв в грунте, тогда как при достижении Земли он блокируется магнитосферой. Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите.
Как добывают гелий-3
- На Луну спешим летим!:-) ГЕЛИЙ-3 забрать хотим!:-)
- СМИ: Китай работает над программой добычи гелия-3 на Луне
- Changesite, Helium-3 и будущие разработки
- На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле»
Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна
Согласно теории, гелий-3 можно использовать в качестве компонента ядерного топлива, способного обеспечить энергией всю планету на долгие-долгие годы вперед. Высказанная среди прочих предложений задача создания обитаемой станции на Луне отчасти основывается на заманчивой идее использовать уникальные лунные запасы гелия-3 для получения энергии на Земле. По словам ученых, гелий накопился в лунном грунте благодаря постоянному воздействию солнечного ветра — потока ионизированных частиц, сообщает RT. Российские геохимики провели исследование и обнаружили на Луне богатые месторождения изотопов гелия. В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма.
Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
Сторонники добычи гелия на Луне заняли ключевые посты в консультативном совете НАСА. 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. Европейские ученые объявили о планах начать добычу гелия-3 на Луне уже в 2025 году. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет.
Что такое гелий-3 и для чего он используется сейчас
- Стартап Interlune планирует к 2030 году начать добычу гелия-3 на Луне / Хабр
- Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3
- Поиски гелия-3 на Луне: технологии и препятствия
- Топливо будущего: где и зачем добывают гелий-3
» Сокровище Луны – гелий-3
Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. Индия к 2030 году планирует начать добычу гелия-3 (изотоп химического элемента гелия) на Луне, сообщает агентство IANS о ссылкой на заслуженного профессора Индийской организацией космических исследований (ISRO) Сиватхана Пиллаи. Индия намерена стать лидером по добыче изотопа гелия-3, который в изобилии имеется на Луне и может стать перспективным источником энергии для Земли. Однако появление гелия-3 на этой шахматной доске открывает нам наводящую на размышления и странную картину: Луна может стать Персидским заливом этого столетия. Избирательное обогащение лунного реголита солнечным гелием в зависимости от минерального состава приводит к неоднородному региональному распределению месторождений изотопов гелия на Луне. «Индия может создать производство на Луне для разработки огромных запасов ценного сырья — гелия-3 — и доставки его на Землю.