Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов. Новое открытие делает Китай третьей страной в мире, обнаружившей новый минерал на Луне, сообщил Дун Баотун, заместитель директора CAEA.
Космонавтика
Индия заявила о планах начать добычу ценного гелия-3 на Луне к 2030 году. Избирательное обогащение лунного реголита солнечным гелием в зависимости от минерального состава приводит к неоднородному региональному распределению месторождений изотопов гелия на Луне. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. Согласно э.в. википедии на Луне запасы указанного изотопа восполняются за счёт облучения солнечным ветром, который земная атмосфера не пропускает, поэтому на Земле его гораздо меньше.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
| Российские ученые обнаружили на Луне почти 1,5 млн тонн гелия-3, которого нет на Земле | 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. |
| На Луне обнаружили новый минерал: почему это важно для энергетики | Индия намерена стать лидером по добыче изотопа гелия-3, который в изобилии имеется на Луне и может стать перспективным источником энергии для Земли. |
| Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах? | Аргументы и Факты | Почему ученые считают, что гелий-3, который в изобилии содержится на Луне может помочь человечеству преодолеть энергетический кризис? |
На Луне ищут замену нефти
Гелий-3 - побочный продукт процессов, протекающих на Солнце, на Земле его немного, поскольку нашу планету защищает атмосфера. На Луне, которая не имеет атмосферы, в лунной пыли этого вещества, по разным оценкам, накопилось от 500 тыс. Как полагают эксперты, благодаря одной тонне гелия-3 можно получать энергию, эквивалентную той, которая получается при сгорании 15 млн тонн нефти.
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. Но тут нужно четко понимать: без создания могучей околоземной орбитальной космической станции с большим количеством состыковочных и расстыковочных узлов и манипуляторов, с возможностью собирать космический аппарат на орбите Земли — без этого шаг в сторону Луны, как еще Циолковский говорил, бессмыслен. Летать с Земли на Луну очень дорого, в то время как с околоземной орбиты, преодолев первые 8 км в секунду, летать гораздо проще.
Не потребуется тащить этот огромный разгонный блок, а будет запускаться только модуль, который должен долететь до Луны, сесть, затем улететь и вернуться на околоземную орбитальную станцию. Для таких перелетов потребуются скорости менее 3 км в секунду. Это на порядки дешевле. При этом он отметил, что американцы, вовсю пропагандируя использование гелия-3, сами не торопятся эту идею воплощать в жизнь, сосредоточив вместо этого все усилия на разработке реакторов нового типа с низким выходом нейтронов, где энергия выделяется с участием, например, лития или бора.
С учетом обилия этих элементов на Земле, затея гораздо проще, выгоднее и дешевле.
Газ гелий-3 является одним из самых ценных элементов на Земле. В отличие от остального гелия, который обычно используется в качестве заполнителя аэростатов и воздушных шаров, гелий-3 может использоваться в качестве топлива для ядерной энергии и в медицине для обнаружения рака. На Луне гелий-3 присутствует в очень малых количествах, но его добыча может стать очень выгодным бизнесом. Если вам необходим гелий в баллонах, обратитесь в компанию « Гермес-газ ». Они предлагают услугу аренды баллонов с гелием. Для консультации и оформления заказа, свяжитесь с ними по номеру 8 800 555-65-59 или напишите на адрес geliy germes-gas.
Сотрудники компании помогут вам выбрать подходящий вид газа, определить необходимый объем и количество баллонов. Они также смогут быстро организовать доставку в удобное для вас время и место. Разведка редкого гелия-3 на Луне: история и результаты исследований Редкий гелий-3 является ценным ресурсом для различных промышленных отраслей, включая термоядерную энергетику.
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.
На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле»
На Луне концентрация гораздо выше, минимальная оценка запасов превышает 500 тысяч тонн. Сторонники добычи гелия на Луне заняли ключевые посты в консультативном совете НАСА. 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.
Российские ученые обнаружили на Луне почти 1,5 млн тонн гелия-3, которого нет на Земле
Наиболее значимым источником гелия-3 является «солнечный ветер», который содержит значительное количество этого изотопа. Солнечный ветер состоит из выброшенных из солнечной короны частиц, включая гелий-3. В отличие от Земли, атмосфера Луны не имеет магнитного поля, что позволяет солнечному ветру напрямую достигать ее поверхности. В результате гелий-3 может собираться на Луне. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. Гелий-3 может использоваться в ядерных реакторах в процессе термоядерного синтеза, который является источником энергии Солнца. Такие исследования и планы на будущее включают разработку технологий добычи и использования гелия-3 с использованием лунных ресурсов. Росатом и технология извлечения Гелия-3 из жидкого гелия ПАО "Криогенмаш", дочернее предприятие Росатома, разработало и запатентовало технологию извлечения гелия-3, который может использоваться в термоядерных реакциях для производства электроэнергии. Была создана специальная установка по извлечению Гелия-3 из жидкого гелия. Установка извлечения Не-3 из товарного жидкого гелия содержит внешний ожижитель гелия, блок ректификации, включающий ректификационную колонну с конденсаторами, трубопроводы, соединяющие ожижитель гелия и блок ректификации, и один или более отводящих тепло от конденсаторов рефрижераторов с избыточным обратным потоком, создаваемым за счет добавления жидкого гелия из внешнего ожижителя. Основные решения проверены опытом создания систем криогенного обеспечения Токамаков и ускорителей частиц.
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. Таким образом, выбор стоит между получением солнечного или реликтового изотопов гелия-3.
Однако то, что планеты гиганты способны удержать реликтовый гелий, делает задачу его добычи там проблематичной из-за высоких космических скоростей, к тому же очень велико еще и расстояние от них до Земли. Вторая космическая скорость для Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — соответственно: 60.
Об этом сообщила «Свободная пресса». Гелий-3 будет новым энергоносителем будущего», — заявил Пиллаи. Реклама По его словам, Индия является одной из четырех стран, которые овладели необходимыми для этого технологиями.
Индия не планирует отставать в этом направлении.
По разным оценкам, на Луне находится от 500 тысяч до нескольких миллионов тонн этого вещества. Эксперты предполагают, что благодаря одной тонне гелия-3 можно получать энергию, эквивалентную той, что вырабатывается при сгорании 15 миллионов тонн нефти. Ранее стало известно, что индийская организация космических исследований ISRO сообщила об успешном выходе на окололунную орбиту исследовательской станции «Чандраян-2». Кроме того, ISRO попыталась осуществить прилунение посадочного модуля «Викрам», однако операция закончилась неудачей.
Луна и грош, или история гелиевой энергетики
Затем солнечный ветер разносит эти частицы к разным планетам. Когда они достигают Земли, большая их часть не может проникнуть сквозь магнитосферу. Однако на Луне атмосферы и магнитного щита нет, так что на ее поверхность постоянно падает множество высокоэнергетических частиц. По предварительным оценкам, на Луне около 1,2 млн тонн гелия-3. Этот редкий изотоп способен обеспечить потребность в чистой энергии и заложить основу многомиллиардной промышленности.
В недавнем пресс-релизе стартап Interlune заявляет , что обладает технологией, позволяющей добывать гелий-3 эффективно и бережно.
Это вещество можно будет использовать как топливо для термоядерных реакторов. Ещё один важный ресурс — алюминий , который на Луне можно добывать переработкой "глинозёма" с помощью электролиза.
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. Гелий заключен в сорбированном состоянии в рыхлом лунном грунте, залегающем на самой поверхности. Поэтому после создания необходимого производства расходы на добычу и эксплуатацию соответствующей инфраструктуры должны быть умеренными.
По расчетам американского астронавта Харрисона Шмитта, по профессии геолога, побывавшего в 1972 г. По мнению Шмитта, предварительные расходы на стадии исследований их, очевидно, должно взять на себя государство составят около 15 млрд.
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. 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».
Что так привлекает сверхдержавы на нашем спутнике?
- Луна и грош, или история гелиевой энергетики
- Изотоп гелий-3 на Луне
- Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия
- На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле»
Индия хочет обеспечить Землю дешевой энергией, полученной из лунного гелия-3
Ученые называют его «Чангезит- Y », и это своего рода бесцветный кристалл с важной характеристикой: он содержит гелий-3. Это изотоп, который может стать топливом для будущих термоядерных реакторов и многих других. Полученный кристаллический минерал, честно говоря, действительно крошечный. Это примерно десятая часть человеческого волоса. Тем не менее, эта очень маленькая выборка возможности сбора данных нынешними марсоходами являются такими, какие они есть представляет огромный интерес для лунных геологов.
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.
Миссия второго арабского лунохода назначена на 2026 год. А что это вы там делаете? Что так привлекает сверхдержавы на нашем спутнике? Луна - ворота в дальний космос Наша планета это глубокий гравитационный колодец. Чтобы преодолеть притяжение Земли необходимо огромное количество энергии. 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.
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». Однако это открытие не привлекало внимания вплоть до 1985 года, когда физики-ядерщики из Висконсинского университета во главе с Дж. Кульчински «переоткрыли» лунные запасы гелия. Анализ шести образцов грунта, привезенных экспедициями «Аполлон», и двух образцов, доставленных советскими автоматическими станциями «Луна», показал, что в реголите, покрывающем все моря и плоскогорья Луны, содержится до 106 т гелия-3, что обеспечило бы потребности земной энергетики, даже увеличенной по сравнению с современной в несколько раз, на тысячелетие! По современным прикидкам, запасы гелия-3 на Луне на три порядка больше — 109 т.
Кроме Луны, гелий-3 можно найти в плотных атмосферах планет-гигантов, и, по теоретическим оценкам, запасы его только на Юпитере составляют 1020 т, чего хватило бы для энергетики Земли до скончания времен. Проекты добычи гелия-3 Реголит покрывает Луну слоем толщиной в несколько метров. Реголит лунных морей богаче гелием, чем реголит плоскогорий.
По данным издания ArsTechnica, в верхних слоях лунной поверхности содержится примерно 1 млн тонн гелия-3, тогда как производство одного грамма этого ресурса может потребовать переработки сотен тонн реголита. Гелий-3 может применяться в сверхпроводящих квантовых компьютерах, медицинских исследованиях и термоядерных реакторах. Стоимость 1 литра этого изотопа оценивается в тысячи долларов.
На Луне ищут замену нефти
Согласно э.в. википедии на Луне запасы указанного изотопа восполняются за счёт облучения солнечным ветром, который земная атмосфера не пропускает, поэтому на Земле его гораздо меньше. Профессор Индийской организации космических исследований (ISRO) Сиватхан Пиллаи заявил агентству IANS о намерении Индии начать добычу гелия-3 на Луне к 2030 году. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет.