Лунные сокровища: зачем нам нужна луна

      Комментарии к записи Лунные сокровища: зачем нам нужна луна отключены

Лунные сокровища: зачем нам нужна луна

    Роботизированная горнодобывающая техника сможет собирать и обогащать верхние слои лунного грунта. Настоящий природный термоядерный реактор «Лунный камень», доставленная на Землю скальная порода, содержит в себе следы гелия-3 Жизнь в космических колониях При изучении Нашей системы возможно с умом применять материалы, рассеяные среди астероидов, на поверхности Луны и других планет

Харрисон Шмитт, член экипажа космического корабля АПОЛЛОН-17, покинул Луну 32 года тому назад. С собой он привез центнер лунных камней и страстное желание заметить, как человечество продолжит изучения космоса. Шмитт уверен, что пришло время американцам возвратиться на Луну.

Из-за чего как раз сейчас, он растолковывает в статье, написанной специально для отечественного издания.

Лунные горняки

Горсточка почвы, подобранная на гребне лунного кратера Камелот, соскользнула с моего совка в тефлоновый пакет и совместно со всей командой Аполлона-17 отправилась в путь на Землю. В тот сутки, 13 декабря 1972 года я, пожалуй, не воображал, что пример грунта 75501, и образцы, доставленные другими-11 экспедициями и Аполлоном, послужат вескими доводами чтобы в двадцать первом веке нам потребовалось снова возвратиться на Луну.

Осознание придет позднее, через тринадцать лет, в то время, когда юные инженеры университета штата Висконсин в примерах лунного грунта найдут значительное количество гелия-3. Это очень любопытное вещество есть изотопом прекрасно известного газа — того самого, которым по праздникам наполняют многоцветные воздушные шарики.

Еще до лунных экспедиций маленькие количества гелия-3 удалось найти на Земле, и данный факт заинтриговал научное сообщество. Гелий-3 со своим неповторимым внутриатомным строением давал слово фантастические возможности.

В случае если применять его в реакции ядерного синтеза, того самого, что питает энергией отечественное Солнце, то возможно было бы взять огромные количества электричества, не погрязнув наряду с этим в страшнейших радиоактивных отходах, каковые кроме отечественной воли производятся в классических ядерных реакторах. Добывать гелий на Луне, а после этого отправлять на Землю — занятие не из легких, но тех, кто ввяжется в эту авантюру, ожидает сногсшибательная приз. Гелий-3 имел возможность бы избавить мир от наркотической зависимости, в то время, когда жизнь немыслима без ископаемого горючего.

В течение десятилетий, в то время, когда изучения космоса при помощи обитаемых космических аппаратов свелись фактически к нулю, разработка аналогичного проекта представлялась совсем нереальной. Само собой разумеется, другие державы и Америка отправляли иногда астронавтов на околоземные орбиты, но в дальние космические пределы человечество предпочитает сейчас отправлять лишь роботов. Обстановка изменилась 14 января 2004 года, в то время, когда президент Джордж Буш призвал NASA к «расширению и дальнейшему исследованию космоса людской присутствия по всей отечественной Солнечной совокупности».

Для чего возвращаться

В течение всей истории поиск драгоценных ресурсов — сперва еды, после этого минералов и, наконец, энергии — толкал на освоение и исследование все более и более отдаленных уголков планеты. Полагаю, что гелий-3 станет тем ресурсом, что сделает освоение Луны желательным, а следовательно, и вероятным.

Не смотря на то, что на Земле и существует гелий-3 в тех количествах, каковые разрешают изучить его физические особенности, ни о каких коммерчески значимых запасах этого вещества сказать не приходится. Если бы таковые имелись, мы бы, возможно, уже давно обучились приобретать с их помощью электричество. Чем дальше мы продвигаемся в создании термоядерных реакторов, тем острее сознаем привлекательность реактора на базе гелия-3.

Исследователи перепробовали пара способов укрощения грандиозных энергий водородного синтеза, пробуя взять мирное электричество. Яблоком раздора были трудности успехи температур, нужных для поддержания реакции. При этих температурах — таких, как на поверхности Солнца — плавятся все знакомые нам материалы.

Исходя из этого реакцию возможно поддерживать, лишь ограничивая территорию процесса магнитным полем, другими словами создав необычный электромагнитный термос.

На первых порах ученые полагали, что синтеза возможно достигнуть, применяя дейтерий, изотоп водорода, найденный в морской воде. Скоро стало известно, что требования к давлению и температуре для поддержания этого процесса в течение хотя бы нескольких суток не увязываются с возможностями разработки магнитного ограничения территории реакции. В случае если тритий заменить на гелий-3, вместо магнитов возможно применять электростатическое ограждение, и по большому счету конструкция реактора делается существенно проще, а количества высокорадиоактивных отходов

заметно уменьшаются. Данный поворот мысли в первый раз разрешил взглянуть на термоядерный синтез как на прикладную энергетическую задачу.

Но, гелий-3 не употребляется в энергетике не из-за нехватки инженерных талантов, а просто вследствие того что на Земле фатально не достаточно самого изотопа. Огромные количества гелия зарождаются на Солнце, причем малую его долю образовывает гелий-3, а другое — значительно более довольно часто видящийся гелий-4. До тех пор пока эти атомы движутся к Почва в составе «солнечного ветра», оба изотопа претерпевают трансформации.

Столь драгоценный для нас изотоп ни при каких обстоятельствах не достигает Почвы, потому, что его отбрасывает прочь земное магнитное поле. К счастью, на Луне магнитного поля нет, так что тут он накапливается в поверхностном слое грунта, а в следствии постоянного метеоритного дождя перемешивается с пылевыми скальными осколками и осадками, где и ожидает нас многие тысячелетия.

Программа добычи гелия-3 с поверхности Луны не только предоставляет весомые доводы в пользу строительства на Луне людских поселений — она может принести грандиозные результаты и у нас, на Земле.

Горнодобывающая индустрия в условиях Луны

Анализ образцов, собранных во второй половине 60-ых годов двадцатого века Нилом Армстронгом на протяжении первой лунной экспедиции, продемонстрировал, что концентрация гелия-3 в лунном грунте не опускается ниже 13 частей на миллиард. В непотревоженных грунтах эта концентрация может быть около размеров 20−30 частей на миллиард. Казалось бы, такие концентрации через чур мелки, дабы принимать их действительно, но в случае если взглянуть на заложенную в проекте цену $1400 за грамм гелия-3, легко подсчитать, что центнер гелия-3 потянет на весьма приличную сумму в $140 миллионов.

Потому, что концентрация гелия-3 низка, для обогащения нужно будет перерабатывать большие количества скальной породы и грунта. В случае если с лунной поверхности площадью приблизительно два квадратных километра содрать слой грунта толщиной три метра, мы возьмём около центнера гелия-3. Для того чтобы количества хватит, дабы в течение года питать электричеством Даллас либо Детройт.

По земным меркам затраты на процесс горнодобычи выясняются не через чур высокими. Практически всю работу смогут делать автоматизированные комбайны. Выделение чистого изотопа также не воображает-ся через чур сложным.

Нагрев вместе с перемешиванием легко высвободит газы, адсорбированные в грунте. В случае если затем пары охлаждать до безотносительного нуля, из смеси будут последовательно выпадать все присутствующие в ней газы. На последней стадии особые мембраны окажут помощь отделить гелий-3 от несложного гелия.

Принцип управляемой термоядерной реакции второго поколения предполагает гелия и слияние дейтерия-3. В следствии реакции образуется высокоэнергетический протон (ион водорода с хорошим зарядом) и ион гелия-4 (альфа-частица).

самоё важное потенциальное преимущество таковой схемы синтеза пребывает в ее совместимости с применением электростатических полей для управления ионами горючего и образующимися протонами. Протоны — положительно заряженные частицы, так что их перемещение возможно посредством полупроводниковых разработок перевести конкретно в электрический ток.

При таковой конфигурации нет потребности превращать энергию протонов в тепло, дабы позже крутить огромные турбогенераторы — прямое преобразование в электричество обещает в возможности эффективность впредь до 70%. Электростанции термоядерного синтеза, трудящиеся на гелии и дейтерии-3, должны различаться от других низкими капитальными и эксплуатационными затратами.

Обстоятельства этому — меньшая техническая сложность, более высокая эффективность преобразования энергии, меньшие размеры, отсутствие угрозы заражения и радиоактивного топлива воздуха и воды и, наконец, очень незначительные хлопоты с отходами низкого уровня радиоактивности. Получается, что для строительства и разработки первой термоядерной электростанции на базе гелия-3 потребуются капиталовложения порядка $6 миллиардов. В случае если ориентироваться на сегодняшние расценки при оптовой продаже электричества (пять центов за киловатт-час), то цена энергии из нового источника станет конкурентоспособной по окончании ввода в строй пяти гигаваттных термоядерных станций, каковые заменили бы устаревшие электростанции либо подключились к питанию новых потребителей.

Новый космический транспорт

В замыслах освоения Луны, пожалуй, больше всего смущает неприятность создания космического аппарата, что имел возможность бы доставить на лунную поверхность рабочий необходимое оборудование и персонал. Базисной моделью, на которой возможно было бы создать надежную большегрузную лунную ракету, остается Аполлон Сатурн V. Пятые Сатурны, самые громадные космические суда в мире, способны закинуть на Луну до 50 т груза. Положив около $5 млрд., возможно создать модернизированный Сатурн, талантливый доставить на лунную поверхность 100 т груза при стоимости перевозок в пределах $3000 за кг.

Возвращение на Луну имеет суть кроме того в том случае, если добыча гелия-3 окажется единственной целью. Но со временем эта наглая авантюра обязана принести новые, более весомые барыши. Поселения, развернутые для добычи гелия-3, станут базой для новых форм деятельности, нужных при изучениях космоса.

Кроме того имея новое поколение Сатурнов, вряд ли будет экономически оправданно забрасывать на Луну громадные количества кислорода, воды либо строительных материалов, нужных для постоянных людских поселений. Мы должны создать технологии извлечения этих материалов из имеющихся на месте ресурсов. Переработка лунного грунта в отыскивании гелия-3 дает неповторимую возможность приобретать их в качестве побочного продукта.

Другие возможности смогут открыться, в случае если заметить коммерческий суть в продаже довольно недорогого доступа в космос. Такие дополнительные формы получения прибыли смогут включать в себя платные услуги по помощи национальных программ изучения Луны и других планет, создание астрономических обсерваторий, услуги в плане национальной обороны и, наконец, долговременные программы экстренной защиты от падения на Землю комет и астероидов. Очевидно, наличие высоконадежных и недорогих ракетных перевозок создаст возможность для развития космического и лунного туризма.

Поняв столь грандиозные коммерческие возможности, частнопредпринимательский сектор обязан всеми силами поддерживать возвращение на Луну — в этом случае окончательно.

Три вида термоядерного синтеза

Теоретическая база глубокого источника энергии — известное уравнение Эйнштейна Е=МС2 — отражает те огромные количества энергии, каковые возможно высвободить методом ядерного синтеза. Солнце питается теплом благодаря реакции, в то время, когда атомы водорода сливаются воедино, образуя атомы гелия.

Первое поколение.

Исследователи воспроизвели на Земле ту реакцию, которая происходит на Солнце, применяв два «тяжелых» изотопа водорода — тритий и дейтерий, — каковые вступают в реакцию при более низких температурах, чем простой водород. Реактор первого поколения на базе трития и синтеза дейтерия трудился в экспериментальном режиме в течение 15 лет. Изучения велись в Принстонской лаборатории физики плазмы в Нью-Джерси.

Второе поколение.

Реакторы первого поколения нужны для фактически физических изучений, но в коммерческом замысле применять реакцию дейтерия-трития выяснилось нереально. Среди многих неприятностей одна из самых серьёзных пребывает в том, что при реакции появляются громадные потоки радиации в форме нейтронов.

Заменив тритий на гелий-3, мы существенно уменьшим нейтронное излучение и сделаем процесс достаточно надёжным, дабы размещать термоядерные электростанции именно там, где нужна их энергия, другими словами около громадных городов. Этим летом исследователи из Университета термоядерной разработке при университете штата Висконсин, Мэдисон, сказали, что им удалось запустить и поддерживать реакцию ядерного синтеза с применением в качестве горючего дейтерия и гелия-3.

Третье поколение.

Термоядерные реакторы первого поколения ни при каких обстоятельствах не предназначались чтобы создавать энергию в промышленных масштабах. Но кроме того если бы это удалось, если бы разрешились все неприятности и работа реакторов была бы доведена до совершенства, электричество на этих станциях производилась бы тем же неуклюжим методом, каким она производится как правило на данный момент.

Реакторы употреблялись бы легко как источники тепла, а дальше, как во всех тепловых электростанциях, потоки пара вращали бы массивные турбины электрогенераторов. "Наверное," самая перспективная мысль в данной сфере — выстроить реактор третьего поколения, что трудился бы только на гелиевом горючем. Тогда нам не потребуется никакой генератор — электричество будет появляться напрямую, и станет вероятным действенно применять до 70% энергии, содержащейся в ядерном горючем.

На Луну отправляется настоящий геолог

В глазах еще стоит картина трагедии Аполлона-13, публике уже надоели беседы о космосе, урезается бюджетное финансирование, никто не желает утратить еще один экипаж — вот в таковой атмосфере экспедиция Аполлона-17 стала последним полетом на Луну в ХХ веке. NASA решает, что из последней лунной экспедиции направляться извлечь максимум научной информации, и вносит трансформации в перечень экипажа — так Харрисон Х. Шмитт стал первым и единственным по-настоящему опытным геологом, допущенным на поверхность Луны.

Выбрать Шмитта было в полной мере конечно. Имея докторскую степень, взятую в Гарварде, он уже числился в штате астрогеологического отдела Геологической рабочей группе США (Флагстафф, Аризона). В его обязанности входила подготовка космонавтов к работе на Луне с применением имитации лунных ландшафтов. В послужном перечне Шмитта был только один пробел — его ни при каких обстоятельствах не учили летать.

За 18 месяцев он смог получить крылья и стал пилотом реактивного самолета и лунного посадочного модуля. 11 декабря 1972 года он вместе с Юджином Сернаном приземлился на Луну недалеко от долины Таурус-Литтроу. Первая же лунная прогулка (всего их было три) продемонстрировала его настоящую энтузиазм и научную компетентность страстного исследователя.

Через четыре года по окончании того, как Шмитт возвратился на Землю с центнером лунных камней на борту, его выбрали сенатором США от штата Нью-Мексико. на данный момент он занимает пост президента Инициативной группы по межпланетным полетам, базирующейся в Альбукерке, и есть самым страстным приверженцем коммерческого освоения Луны.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№25, ноябрь 2004).

BBC: Зачем нам Луна? / Brauchen Wir Den Mond? (2011)


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: