Comoara Lunii - Heliu-3
O mână de pământ, care a fost cules de pe creasta craterului lunar Camelot, a strecurat dintr-o cupă obișnuită într-o pungă specială de teflon și, împreună cu echipajul Apollo 17, au plecat pe Pământ. În acea zi, 13 decembrie 1972, puțini oameni și-au putut imagina că proba de sol lunar numărul 75501, precum și mostrele de sol livrate de Apollo 11 și o serie de alte expediții, inclusiv stația de cercetare sovietică Luna-16, vor servi drept un argument serios pentru ca umanitatea să decidă să se întoarcă pe Lună în secolul XXI. Realizarea acestui lucru a venit abia 30 de ani mai târziu, când tinerii oameni de știință de la Universitatea din Wisconsin au descoperit un conținut semnificativ de heliu-3 într-o probă de sol lunar. Această substanță foarte interesantă este un izotop al cunoscutului gaz - heliu, care este umplut cu baloane colorate în timpul sărbătorilor.
Chiar înainte ca URSS și SUA să efectueze misiuni lunare, pe planeta noastră a fost găsită și o cantitate mică de heliu-3, atunci acest fapt era deja de interes pentru comunitatea științifică. Heliul-3, care are o structură intra-atomică unică, le-a promis oamenilor de știință perspective fantastice. Dacă putem folosi heliu-3 într-o reacție de fuziune nucleară, va fi posibil să generăm o cantitate enormă de electricitate fără a ne îneca în deșeurile radioactive periculoase pe care le produc centralele nucleare, indiferent de dorința noastră. Extragerea heliului-3 de pe Lună și livrarea lui ulterioară pe Pământ nu este o sarcină ușoară, dar, în același timp, cei care se implică în această aventură pot deveni posesorii unei recompense uluitoare. Heliul-3 este substanța care poate scăpa pentru totdeauna din lume de „dependența de droguri” – combustibilii fosili, acul petrolului.
Pe Pământ, heliul-3 lipsește fatal. O cantitate uriașă de heliu își are originea în Soare, dar o mică parte din acesta este heliu-3, iar cea mai mare parte este heliul-4, mult mai comun. În timp ce acești izotopi se mișcă în „vântul solar” spre Pământ, ambii izotopi suferă modificări. Atât de prețios pentru pământeni, heliul-3 nu ajunge pe planeta noastră, deoarece este aruncat de câmpul magnetic al Pământului. În același timp, nu există câmp magnetic pe Lună, iar aici heliul-3 se poate acumula liber în stratul de suprafață al solului.
În zilele noastre, oamenii de știință consideră satelitul nostru natural nu doar ca un observator astronomic natural și o sursă de resurse energetice, ci și ca un viitor continent de rezervă pentru pământeni. În același timp, sursa inepuizabilă de combustibil spațial este cea mai atractivă și promițătoare. Un nou continent posibil pentru pământeni este situat la o distanță de doar 380 de mii de kilometri de planeta noastră, în cazul unui fel de catastrofă globală pe Pământ, ar putea foarte bine să existe un adăpost pentru oamenii de aici. De pe Lună, fără prea multe interferențe, puteți observa și alte obiecte cerești, așa că pe Pământ acest lucru este oarecum împiedicat de atmosferă. Dar principalul lucru este rezervele inepuizabile de energie, care, potrivit oamenilor de știință, ar fi suficiente pentru omenire timp de 15 de ani. În plus, pe Lună există rezerve de metale rare: titan, bariu, aluminiu, zirconiu și asta nu este tot, spun oamenii de știință. Astăzi, omenirea se află abia la începutul drumului către explorarea lunii.
În prezent, China, India, SUA, Rusia, Japonia - toate aceste state sunt în linie pentru Lună și există din ce în ce mai multe dintre aceste țări. O altă creștere a interesului pentru Lună a apărut la mijlocul anilor 90 ai secolului trecut. Apoi, în comunitatea științifică a existat o presupunere că ar putea exista apă pe Lună. Nu cu mult timp în urmă, sonda americană LRO cu dispozitivul Russian Lend a confirmat în cele din urmă acest lucru - într-adevăr există apă pe Lună (sub formă de gheață pe fundul craterelor) și există o mulțime de ea (până la 600 de milioane de tone). ), iar acest lucru rezolvă multe probleme.
Prezența apei pe Lună este deosebit de valoroasă, deoarece poate rezolva un număr mare de probleme diferite care vor apărea în timpul construcției bazelor lunare. Apa nu va trebui să fie livrată de pe Pământ, ea poate fi procesată direct la fața locului, notează Igor Mitrofanov, șeful laboratorului spațial de spectroscopie cu raze gamma de la IKI. Potrivit unor calcule, cu dorința și finanțarea cuvenită, omenirea s-ar putea instala pe satelitul nostru natural în 15 ani. În același timp, cel mai probabil, primii locuitori ai Lunii ar fi locuit pe polii ei în apropierea unor mari rezerve de apă descoperite.
Cu toate acestea, multe lucruri de pe Lună ar trebui să se obișnuiască într-un mod nou - chiar și un proces precum mersul pe jos. Este mult mai ușor să sari pe Lună, că gravitația aici este de 6 ori mai mică decât pe Pământ, era convins Neil Armstrong la un moment dat când a pus piciorul pentru prima dată pe suprafața acestui corp ceresc în urmă cu 40 de ani. În același timp, principalul dușman al omului pe Lună este în prezent radiația, de la care nu există atât de multe opțiuni de salvare. Potrivit lui Lev Zeleny, directorul Institutului de Cercetare Spațială al Academiei Ruse de Științe, nu există niciun câmp magnetic pe satelitul nostru natural. Toată radiația de la Soare cade pe Lună și este destul de dificil să te protejezi de ea.
În același timp, faptul că Luna ar trebui să devină primul pas pentru avansarea omului în spațiu este un fapt incontestabil, spune Lev Zeleny. Potrivit acestuia, Luna poate deveni o bază de transbordare pentru lansări către alte planete ale sistemului solar. De asemenea, va fi posibilă amplasarea unei stații de avertizare timpurie pentru apropierea de Pământ a obiectelor spațiale periculoase: comete și asteroizi, ceea ce este destul de important în lumina evenimentelor recente. Cu toate acestea, cel mai important lucru de acolo este heliul-3, poate combustibilul spațial al viitorului. Este greu de crezut, dar praful gri închis care acoperă întreaga suprafață a Lunii este un depozit al acestei substanțe unice.
Petrolul și gazele de pe planetă nu sunt eterne. Potrivit unor experți, omenirea va trăi din aceste resurse aproximativ 40 de ani fără probleme. Până în prezent, centralele nucleare sunt singura alternativă, dar aceasta nu este atât de sigură din cauza radiațiilor. În același timp, o reacție termonucleară care implică heliu-3 este prietenoasă cu mediul. Potrivit oamenilor de știință, nu s-a inventat încă nimic mai bun și există cel puțin 2 motive pentru aceasta. În primul rând, este un combustibil termonuclear foarte eficient, iar în al doilea rând, ceea ce este și mai valoros, este prietenos cu mediul, notează Eric Galimov, directorul Institutului de Geochimie și Chimie Analitică. IN SI. Vernadsky.
Potrivit lui Vladislav Shevchenko, șeful Departamentului de Cercetare Lunară și Planetară de la Institutul Astronomic de Stat al Universității de Stat din Moscova, rezervele de heliu-3 disponibile pe satelitul natural al Pământului vor dura mii de ani de acum înainte. Potrivit experților, cantitatea minimă de heliu-3 pe Lună este de aproximativ 500 de mii de tone, conform estimărilor mai optimiste, este de cel puțin 10 milioane de tone acolo. Într-o reacție de fuziune termonucleară, când în reacție intră 0,67 tone de deuteriu și 1 tonă de heliu-3, se eliberează energie care este echivalentă cu energia de ardere a 15 milioane de tone de petrol. În același timp, este de remarcat faptul că în prezent este încă necesar să se studieze fezabilitatea tehnică a unor astfel de reacții.
Și extragerea acestei substanțe pe Lună nu va fi ușoară. Deși heliul-3 este situat în stratul de suprafață, concentrația sa în acesta este foarte scăzută. Principala problemă în acest moment rămâne realitatea extragerii heliului din regolitul lunar. Conținutul de heliu-3 necesar pentru energie este de aproximativ 1 gram la 100 de tone de sol lunar. Și asta înseamnă că pentru a extrage 1 tonă din acest izotop, va fi necesar să procesăm cel puțin 100 de milioane de tone de sol lunar.
În acest caz, heliul-3 va trebui separat de heliul-4 inutil, a cărui concentrație în regolit este de 3 de ori mai mare. Potrivit lui Eric Galimov, pentru a produce 1 tonă de heliu-3 pe Lună, va fi necesar, după cum am menționat mai sus, să se prelucreze 100 de milioane de tone de sol lunar. Vorbim despre o secțiune a lunii cu o suprafață totală de aproximativ 20 de kilometri pătrați, care va trebui prelucrată la o adâncime de 3 metri! În același timp, însăși procedura de livrare a 1 tonă din acest combustibil pe Pământ va costa cel puțin 100 de milioane de dolari. Dar, de fapt, chiar și această cantitate foarte mare reprezintă doar 1% din costul energiei care poate fi extrasă dintr-o anumită materie primă într-o centrală de fuziune.
Potrivit estimărilor lui Shevchenko, costul extragerii a 1 tonă de heliu-3, ținând cont de crearea întregii infrastructuri necesare pentru producerea și livrarea acestuia pe Pământ, ar putea ajunge la 1 miliard de dolari. În același timp, transportul a 25 de tone de heliu-3 pe Pământ ne va costa 25 de miliarde de dolari, ceea ce nu este o sumă atât de mare, având în vedere că o astfel de scară de combustibil este suficientă pentru a asigura pământenilor energie pentru un an întreg. Beneficiul unei astfel de surse de energie devine evident dacă calculăm că numai Statele Unite cheltuiesc aproximativ 40 de miliarde de dolari pe an pe resurse energetice.
Conform calculelor făcute de astronautul american Harrison Schmitt, utilizarea heliului-3 în energia terestră, ținând cont de toate costurile de livrare și producție, devine profitabilă și rentabilă comercial atunci când producția de energie termonucleară folosind această materie primă depășește puterea. de 5 GW. De fapt, acest lucru sugerează că chiar și o centrală electrică care funcționează cu combustibil lunar va fi suficientă pentru a face livrarea pe Pământ rentabilă. Potrivit estimărilor lui Schmitt, suma cheltuielilor preliminare la etapa cercetării va fi de aproximativ 1 miliarde de dolari.
Una dintre opțiunile posibile pentru producerea heliului-3 a fost propusă de Eric Galimov. Pentru a organiza extragerea izotopului de pe suprafata lunara, el propune incalzirea regolitului la 700 de grade Celsius. După aceasta, poate fi lichefiat și îndepărtat la suprafață. Din punctul de vedere al tehnologiilor moderne, aceste proceduri sunt destul de simple și bine cunoscute. Omul de știință rus propune încălzirea materiilor prime în „cuptoare solare” speciale, care, folosind oglinzi mari concave, vor concentra lumina soarelui asupra regolitului. În acest caz, va fi posibil să se izoleze din solul lunar oxigenul, hidrogenul și azotul conținute în acesta. Aceasta înseamnă că industria lunară ar putea produce nu numai materii prime pentru complexul energetic al pământului, ci și rachetă combustibil pentru rachetele care îl poartă, precum și aer și apă pentru oamenii care lucrează la întreprinderile lunare. În prezent, se lucrează la proiecte similare și în Statele Unite.
Dar asta nu este tot ce ne poate oferi solul lunar. regolitul conține un conținut ridicat de titan, care pe termen lung va ajuta la stabilirea producției de elemente ale corpului rachetei și structuri industriale direct pe satelitul natural al Pământului. În acest caz, doar elementele de înaltă tehnologie ale rachetelor, computerelor și instrumentelor vor trebui să fie livrate pe Lună. Și acest lucru poate deschide o a doua direcție promițătoare pentru întreaga economie lunară - construcția celui mai economic port spațial, o bază științifică pentru explorarea întregului sistem solar.
Surse de informații:
-http://www.vesti.ru/doc.html?id=1038894
-http://www.popmech.ru/article/4098-lunnyie-sokrovischa
-http://vzglyadzagran.ru/news/sverxderzhavy-rodyatsya-na-lune-gelij-3.html
-http://ria.ru/science/20120725/709192459.html
Chiar înainte ca URSS și SUA să efectueze misiuni lunare, pe planeta noastră a fost găsită și o cantitate mică de heliu-3, atunci acest fapt era deja de interes pentru comunitatea științifică. Heliul-3, care are o structură intra-atomică unică, le-a promis oamenilor de știință perspective fantastice. Dacă putem folosi heliu-3 într-o reacție de fuziune nucleară, va fi posibil să generăm o cantitate enormă de electricitate fără a ne îneca în deșeurile radioactive periculoase pe care le produc centralele nucleare, indiferent de dorința noastră. Extragerea heliului-3 de pe Lună și livrarea lui ulterioară pe Pământ nu este o sarcină ușoară, dar, în același timp, cei care se implică în această aventură pot deveni posesorii unei recompense uluitoare. Heliul-3 este substanța care poate scăpa pentru totdeauna din lume de „dependența de droguri” – combustibilii fosili, acul petrolului.
Pe Pământ, heliul-3 lipsește fatal. O cantitate uriașă de heliu își are originea în Soare, dar o mică parte din acesta este heliu-3, iar cea mai mare parte este heliul-4, mult mai comun. În timp ce acești izotopi se mișcă în „vântul solar” spre Pământ, ambii izotopi suferă modificări. Atât de prețios pentru pământeni, heliul-3 nu ajunge pe planeta noastră, deoarece este aruncat de câmpul magnetic al Pământului. În același timp, nu există câmp magnetic pe Lună, iar aici heliul-3 se poate acumula liber în stratul de suprafață al solului.
În zilele noastre, oamenii de știință consideră satelitul nostru natural nu doar ca un observator astronomic natural și o sursă de resurse energetice, ci și ca un viitor continent de rezervă pentru pământeni. În același timp, sursa inepuizabilă de combustibil spațial este cea mai atractivă și promițătoare. Un nou continent posibil pentru pământeni este situat la o distanță de doar 380 de mii de kilometri de planeta noastră, în cazul unui fel de catastrofă globală pe Pământ, ar putea foarte bine să existe un adăpost pentru oamenii de aici. De pe Lună, fără prea multe interferențe, puteți observa și alte obiecte cerești, așa că pe Pământ acest lucru este oarecum împiedicat de atmosferă. Dar principalul lucru este rezervele inepuizabile de energie, care, potrivit oamenilor de știință, ar fi suficiente pentru omenire timp de 15 de ani. În plus, pe Lună există rezerve de metale rare: titan, bariu, aluminiu, zirconiu și asta nu este tot, spun oamenii de știință. Astăzi, omenirea se află abia la începutul drumului către explorarea lunii.
În prezent, China, India, SUA, Rusia, Japonia - toate aceste state sunt în linie pentru Lună și există din ce în ce mai multe dintre aceste țări. O altă creștere a interesului pentru Lună a apărut la mijlocul anilor 90 ai secolului trecut. Apoi, în comunitatea științifică a existat o presupunere că ar putea exista apă pe Lună. Nu cu mult timp în urmă, sonda americană LRO cu dispozitivul Russian Lend a confirmat în cele din urmă acest lucru - într-adevăr există apă pe Lună (sub formă de gheață pe fundul craterelor) și există o mulțime de ea (până la 600 de milioane de tone). ), iar acest lucru rezolvă multe probleme.
Prezența apei pe Lună este deosebit de valoroasă, deoarece poate rezolva un număr mare de probleme diferite care vor apărea în timpul construcției bazelor lunare. Apa nu va trebui să fie livrată de pe Pământ, ea poate fi procesată direct la fața locului, notează Igor Mitrofanov, șeful laboratorului spațial de spectroscopie cu raze gamma de la IKI. Potrivit unor calcule, cu dorința și finanțarea cuvenită, omenirea s-ar putea instala pe satelitul nostru natural în 15 ani. În același timp, cel mai probabil, primii locuitori ai Lunii ar fi locuit pe polii ei în apropierea unor mari rezerve de apă descoperite.
Cu toate acestea, multe lucruri de pe Lună ar trebui să se obișnuiască într-un mod nou - chiar și un proces precum mersul pe jos. Este mult mai ușor să sari pe Lună, că gravitația aici este de 6 ori mai mică decât pe Pământ, era convins Neil Armstrong la un moment dat când a pus piciorul pentru prima dată pe suprafața acestui corp ceresc în urmă cu 40 de ani. În același timp, principalul dușman al omului pe Lună este în prezent radiația, de la care nu există atât de multe opțiuni de salvare. Potrivit lui Lev Zeleny, directorul Institutului de Cercetare Spațială al Academiei Ruse de Științe, nu există niciun câmp magnetic pe satelitul nostru natural. Toată radiația de la Soare cade pe Lună și este destul de dificil să te protejezi de ea.
În același timp, faptul că Luna ar trebui să devină primul pas pentru avansarea omului în spațiu este un fapt incontestabil, spune Lev Zeleny. Potrivit acestuia, Luna poate deveni o bază de transbordare pentru lansări către alte planete ale sistemului solar. De asemenea, va fi posibilă amplasarea unei stații de avertizare timpurie pentru apropierea de Pământ a obiectelor spațiale periculoase: comete și asteroizi, ceea ce este destul de important în lumina evenimentelor recente. Cu toate acestea, cel mai important lucru de acolo este heliul-3, poate combustibilul spațial al viitorului. Este greu de crezut, dar praful gri închis care acoperă întreaga suprafață a Lunii este un depozit al acestei substanțe unice.
Petrolul și gazele de pe planetă nu sunt eterne. Potrivit unor experți, omenirea va trăi din aceste resurse aproximativ 40 de ani fără probleme. Până în prezent, centralele nucleare sunt singura alternativă, dar aceasta nu este atât de sigură din cauza radiațiilor. În același timp, o reacție termonucleară care implică heliu-3 este prietenoasă cu mediul. Potrivit oamenilor de știință, nu s-a inventat încă nimic mai bun și există cel puțin 2 motive pentru aceasta. În primul rând, este un combustibil termonuclear foarte eficient, iar în al doilea rând, ceea ce este și mai valoros, este prietenos cu mediul, notează Eric Galimov, directorul Institutului de Geochimie și Chimie Analitică. IN SI. Vernadsky.
Potrivit lui Vladislav Shevchenko, șeful Departamentului de Cercetare Lunară și Planetară de la Institutul Astronomic de Stat al Universității de Stat din Moscova, rezervele de heliu-3 disponibile pe satelitul natural al Pământului vor dura mii de ani de acum înainte. Potrivit experților, cantitatea minimă de heliu-3 pe Lună este de aproximativ 500 de mii de tone, conform estimărilor mai optimiste, este de cel puțin 10 milioane de tone acolo. Într-o reacție de fuziune termonucleară, când în reacție intră 0,67 tone de deuteriu și 1 tonă de heliu-3, se eliberează energie care este echivalentă cu energia de ardere a 15 milioane de tone de petrol. În același timp, este de remarcat faptul că în prezent este încă necesar să se studieze fezabilitatea tehnică a unor astfel de reacții.
Și extragerea acestei substanțe pe Lună nu va fi ușoară. Deși heliul-3 este situat în stratul de suprafață, concentrația sa în acesta este foarte scăzută. Principala problemă în acest moment rămâne realitatea extragerii heliului din regolitul lunar. Conținutul de heliu-3 necesar pentru energie este de aproximativ 1 gram la 100 de tone de sol lunar. Și asta înseamnă că pentru a extrage 1 tonă din acest izotop, va fi necesar să procesăm cel puțin 100 de milioane de tone de sol lunar.
În acest caz, heliul-3 va trebui separat de heliul-4 inutil, a cărui concentrație în regolit este de 3 de ori mai mare. Potrivit lui Eric Galimov, pentru a produce 1 tonă de heliu-3 pe Lună, va fi necesar, după cum am menționat mai sus, să se prelucreze 100 de milioane de tone de sol lunar. Vorbim despre o secțiune a lunii cu o suprafață totală de aproximativ 20 de kilometri pătrați, care va trebui prelucrată la o adâncime de 3 metri! În același timp, însăși procedura de livrare a 1 tonă din acest combustibil pe Pământ va costa cel puțin 100 de milioane de dolari. Dar, de fapt, chiar și această cantitate foarte mare reprezintă doar 1% din costul energiei care poate fi extrasă dintr-o anumită materie primă într-o centrală de fuziune.
Potrivit estimărilor lui Shevchenko, costul extragerii a 1 tonă de heliu-3, ținând cont de crearea întregii infrastructuri necesare pentru producerea și livrarea acestuia pe Pământ, ar putea ajunge la 1 miliard de dolari. În același timp, transportul a 25 de tone de heliu-3 pe Pământ ne va costa 25 de miliarde de dolari, ceea ce nu este o sumă atât de mare, având în vedere că o astfel de scară de combustibil este suficientă pentru a asigura pământenilor energie pentru un an întreg. Beneficiul unei astfel de surse de energie devine evident dacă calculăm că numai Statele Unite cheltuiesc aproximativ 40 de miliarde de dolari pe an pe resurse energetice.
Conform calculelor făcute de astronautul american Harrison Schmitt, utilizarea heliului-3 în energia terestră, ținând cont de toate costurile de livrare și producție, devine profitabilă și rentabilă comercial atunci când producția de energie termonucleară folosind această materie primă depășește puterea. de 5 GW. De fapt, acest lucru sugerează că chiar și o centrală electrică care funcționează cu combustibil lunar va fi suficientă pentru a face livrarea pe Pământ rentabilă. Potrivit estimărilor lui Schmitt, suma cheltuielilor preliminare la etapa cercetării va fi de aproximativ 1 miliarde de dolari.
Una dintre opțiunile posibile pentru producerea heliului-3 a fost propusă de Eric Galimov. Pentru a organiza extragerea izotopului de pe suprafata lunara, el propune incalzirea regolitului la 700 de grade Celsius. După aceasta, poate fi lichefiat și îndepărtat la suprafață. Din punctul de vedere al tehnologiilor moderne, aceste proceduri sunt destul de simple și bine cunoscute. Omul de știință rus propune încălzirea materiilor prime în „cuptoare solare” speciale, care, folosind oglinzi mari concave, vor concentra lumina soarelui asupra regolitului. În acest caz, va fi posibil să se izoleze din solul lunar oxigenul, hidrogenul și azotul conținute în acesta. Aceasta înseamnă că industria lunară ar putea produce nu numai materii prime pentru complexul energetic al pământului, ci și rachetă combustibil pentru rachetele care îl poartă, precum și aer și apă pentru oamenii care lucrează la întreprinderile lunare. În prezent, se lucrează la proiecte similare și în Statele Unite.
Dar asta nu este tot ce ne poate oferi solul lunar. regolitul conține un conținut ridicat de titan, care pe termen lung va ajuta la stabilirea producției de elemente ale corpului rachetei și structuri industriale direct pe satelitul natural al Pământului. În acest caz, doar elementele de înaltă tehnologie ale rachetelor, computerelor și instrumentelor vor trebui să fie livrate pe Lună. Și acest lucru poate deschide o a doua direcție promițătoare pentru întreaga economie lunară - construcția celui mai economic port spațial, o bază științifică pentru explorarea întregului sistem solar.
Surse de informații:
-http://www.vesti.ru/doc.html?id=1038894
-http://www.popmech.ru/article/4098-lunnyie-sokrovischa
-http://vzglyadzagran.ru/news/sverxderzhavy-rodyatsya-na-lune-gelij-3.html
-http://ria.ru/science/20120725/709192459.html
informații