Топливо будущего Гелий-3

Сб, 10/03/2015 - 21:40

Лунная промышленность

Лунный гелий-3 потребуется не раньше, чем через 20 лет. Но еще до первой его доставки предстоит проделать грандиозную работу. Начать нужно с геологоразведки. Она включает картирование лунной поверхности, выявление и оконтуривание участков с максимальным содержанием полезных компонентов, оценку удобства их эксплуатации. Работа должна сопровождаться исследованием геологического строения Луны, выявлением ресурсов для развития локального производства. В этой связи большое значение имеет ответ на вопрос о наличии там воды. В замороженном состоянии она может присутствовать в затененных кратерах на полюсах. Свидетельства тому есть. Необходима организация экспедиций и исследование образцов с соответствующих участков. Следующий шаг — проведение экспериментальных вскрышных работ и работ по десорбции летучих компонентов из реголита в условиях Луны. Далее — обустройство базы. Проектирование и испытание устройств, предназначенных для производства гелия-3. Чтобы обеспечить хотя бы подготовительную стадию всех работ, понадобится доставить на Луну сотни тонн машин и материалов.

Масштабные горные работы неизбежно вызовут к жизни целый ряд сопряженных производств. При переработке грунта и добыче гелия-3, выделяться будет не только он, но и еще — в еще больших объемах — и другие элементы, в том числе водород и углерод. Нетрудно будет наладить получение кислорода из силикатов. Это значит, что непосредственно на Луне можно организовать синтез топлива и окислителя для ракет-носителей. Лунный грунт богат титаном. Выплавка его позволит изготовлять тяжелые фрагменты конструкции и корпусов ракет прямо на Луне. С Земли придется доставлять только высокотехнологичные элементы. Необходимую для жизнедеятельности людей и некоторых технологических процессов воду также можно получать на Луне. Упомянутый Х.Шмитт описал уже спроектированный в США комбайн, предназначенный для извлечения гелия-3 и других летучих компонентов из поверхностного слоя лунного грунта.

Развертывание постоянных баз на спутнике откроет возможность пребывания человека не только для добычи гелия-3, но и для иных целей. Луна — самый экономичный космодром, который сделает доступным крупномасштабное исследование Солнечной системы. Там могут и должны быть развернуты системы контроля астероидной опасности, мониторинга и раннего предупреждения катастрофических явлений и событий на Земле, изучения дальнего космоса и многое другое, что сейчас даже трудно предвидеть.

Объективные трудности

Теоретически, легкий изотоп гелия-3 способен вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. Соответственно, термоядерный синтез многие ученые считают потенциально безграничным источником дешевой энергии.
Экологическая чистота и энергетическая эффективность делают термоядерный синтез на основе гелия-3 непревзойденным источником энергии, однако на пути к достижению конечной цели существуют две фундаментальные трудности:
• изотопа гелия на Земле практически нет — менее одной миллионной доли от общего количества гелия на Земле. Он есть на Луне — в лунном грунте этот легкий изотоп содержится в изобилии. Но можно ли там организовать его добычу с последующей доставкой на нашу планету? Насколько это экономически целесообразно?

• 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 там его запасы?

Как заявляет Александр Захаров — доктор физико-математических наук, ученый секретарь Института космических исследований РАН: «Я просто думаю, что есть дефицит в какой-то крупной технологической задаче. Может быть, из-за этого и возникли в последнее время все эти разговоры о добыче на Луне гелия-3 для термоядерной энергетики. Если Луна — источник полезных ископаемых, и оттуда везти этот гелий-3, а на Земле не хватает энергии… Все это понятно, звучит очень красиво. И под это легко, может быть, уговорить влиятельных людей выделить деньги. Я думаю, что это так». Но все дело в том, что сейчас на Земле нет технологии — и в ближайшие, как минимум, 50 лет не предвидится ее появления — сжигания гелия-3 в термоядерной реакции. Нет даже эскизного проекта такого реактора. «Космическая отрасль, естественно, заинтересована в таком крупном и дорогостоящем проекте, — считает Александр Захаров. — Но с точки зрения его практического использования абсолютно очевидно, что это преждевременно».

Чтобы реализовать проект «гелий-3», нужно создавать специальную программу дополнительных исследований Луны, запускать целую эскадру космических аппаратов, решать вопросы с добычей гелия-3, его переработкой… Это разорит страну почище всякой СОИ. «Я не хочу сказать, что Луна с научной точки зрения полностью закрыта — там остались и научные задачи, — подчеркивает Александр Захаров. — Но, как говорится, этим надо заниматься step by step, не забывая о других научных задачах. Как мне кажется, проблема гелия-3 для некоторой части влиятельного термоядерного лобби — новая ниша для реанимации и реализации профессиональных амбиций.
Об астрономических, а главное — неоправданных затратах труда и средств для добычи этого элемента на Луне говорят и пишут многие. По предварительным оценкам, для того чтобы получить тонну этого изотопа, необходимо переработать порядка 100 млн. тонн лунного грунта. Но, даже если доставить гелий-3 на Землю, неясно, что с ним делать. В настоящее время наиболее перспективным и осуществимым направлением термоядерной энергетики является развитие реакторов, работающих на изотопах водорода — дейтерии и тритии. Оба этих элемента находятся в практически неограниченном количестве в Мировом океане. Один из таких реакторов, Международный термоядерный исследовательский реактор — ИТЭР, уже строится во Франции неподалеку от города Кадараш.

Другие материалы рубрики

  • При минусовой температуре проблемы с запуском двигателя гарантированы. Это знает каждый опытный автомобилист, которому не раз приходилось подолгу просиживать в холодном салоне, пытаясь завести автомобиль. А вот о причинах этих самых проблем думает далеко не каждый водитель. Еще до того, как температура опустится ниже нуля, важно сменить все жидкости в автомобиле на незамерзающие. Это касается моторного масла, охлаждающей жидкости, жидкости в бачке омывателя. Нужно тщательно смазать стартер и прочие системы мотора, от этого также зависит степень прилагаемых для запуска двигателя усилий в сильный мороз.



  • Недавно в новостях услышал информацию о том, что весной 2010 г. городское население планеты превысило сельское и составляет 51%. В 2020 г. городское население уже будет составлять 57%.
    Вроде бы ничего интересного. Сухая статистика.
    Но за этой статистикой просматривается очень настораживающая тенденция, если учесть, что за этот период население Земли вырастет с 6,8 до 8 миллиардов человек.
    Урбанизация растет огромными темпами.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...В 1949 году О. А. Лаврентьев предложил плазменное решение проблемы синтеза легких ядер в виде электростатической ловушки, однако на тот момент плазма оказалась наименее исследованным состоянием вещества и каждый раз преподносила новые «сюрпризы». Как правило, эти неприятные «подарки» представляли различного рода неустойчивости, приводившие к срыву необходимых режимов работы установок. Осуществление в 1951 году неуправляемой термоядерной реакции в земных условиях в ходе испытательного взрыва водородной бомбы стимулировало проведение исследований, связанных с управляемым термоядерным синтезом (УТС), как источником энергии. Систематические исследования проблемы УТС начались примерно одновременно в Англии, СССР и США в обстановке глубочайшей секретности, так как предполагалось, что их результаты могут найти применение в военных целях. Такие исследования, постепенно приближая решение задачи УТС, привели к развитию целого ряда «побочных» плазменных технологий, которые используются сейчас повсеместно.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Теперь уже никто не сомневается, что в расстрельные 30-е годы прошлого века ничего прогрессивного в России существовать не могло. Старшее поколение стыдливо молчит, поскольку высказывать иную точку зрения ныне считается непатриотичным. А постперестроечное вообще не ведает, что в основе многих модных сейчас инновационных проектов лежат неосуществленные мечты почти восьмидесятилетней давности. Примером может служить история со сгущенным бензином.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Еще с незапамятных времен люди использовали энергию ветра.
    Первоначально человек научился преобразовывать кинетическую энергию воздушного потока (ветра) в механическую. Появилось огромное разнообразие ветряных мельниц, значительно облегчивших жизнь людей того времени.
    Идея ветрогенератора для выработки электрической энергии с использованием энергии ветра появилась чуть более 100 лет назад.
    Пытливая мысль изобретателей создала огромное разнообразие конструкций ветроустановок:
    — по расположению оси вращения лопастей (горизонтальная, вертикальная, наклоненная);
    — по количеству лопастей (одна, две, три и более);
    — по мощности (от десятков Ватт до нескольких МВатт);
    — по форме лопастей, по конструкции генераторов и т.д.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Еще в 212 году до н. э. древнегреческий ученый Архимед использовал светоотражающие свойства бронзовых боевых щитов для того, чтобы сосредоточить солнечный свет и поджечь вражеские деревянные суда римлян, осаждающих его родной город Сиракузы. Но прошло почти полтора тысячелетия, за время которых люди продолжали греться на солнышке, не задумываясь, какой мощный источник представляет собой это божественное дневное светило. И лишь в 1600 г. во Франции был создан первый солнечный двигатель, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В конце XVII в. ведущий французский химик Антуан Лоран Лавуазье создал первую солнечную печь, в которой достигалась температура в 1650°С и нагревались образцы исследуемых материалов в вакууме и защитной атмосфере, а также были изучены свойства углерода и платины. В 1833 г. в США Дж. Эриксон построил солнечный воздушный двигатель с параболоцилиндрическим концентратором размером 4,8х3,3 м. Первый плоский коллектор солнечной энергии был построен французом Ш.А. Тельером. Он имел площадь 20 м2 и использовался в тепловом двигателе, работавшем на аммиаке.

    В 1866 г. французский математик Август Мушо построил в Алжире несколько крупных солнечных коллекторов, ставших прообразами современных, и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На всемирной выставке в Париже в 1878 г. А. Мушо продемонстрировал солнечную печь для приготовления пищи, в которой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут. Первая крупномасштабная установка для дистилляции воды была построена в Чили в 1871 г. американским инженером Ч. Уилсоном. Она эксплуатировалась в течение 30 лет, поставляя питьевую воду для рудника. В 1890 г. профессор В.К. Церасский в Москве осуществил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превышала 3000°С. Однако только в 1980-е годы были созданы первые крупномасштабные солнечные электрогенераторы.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Сначала приведем высказывание российского геофизика Е.П. Борисенкова о прошлом человечества:
    «Причины гибели или упадка некоторых цивилизаций, а также многие неблагоприятные социальные явления в период средневековья так же, как и в древней истории, были связаны с экологией.
    Если мышление человека античности в ряде случаев было настолько эгоистичным, что, несмотря на свои выдающиеся по тому времени научные и естественные познания, он не думал о связи между лесом, водой, почвой и последствиями своей деятельности, то и в период средневековья человечество ушло от этого уровня понимания не очень далеко».

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Ситуация с термоядерной энергетикой сегодня довольно любопытна и имеет общие черты с начинавшейся некогда «космической гонкой». Открытие способа, открывающего доступ к неограниченному источнику энергии, казалось бы, уже «витает в воздухе». Уже всерьёз проектируются термоядерные электростанции. Уже почти видна финишная ленточка и вопрос лишь в том, кто успеет раньше. Руководители развитых государств ревностно следят за «успехами» конкурентов в этой области и боятся остаться «не солоно хлебавши». Эти страхи умело эксплуатируют крупные исследовательские центры, работающие по данной проблеме, добиваясь щедрого финансирования. Вот-вот и пресса возвестит об открытии века...



  • ...В современных ВЭС воплощено множество технических идей, отвечающих последним достижениям науки. Вот далеко не полный перечень уникальных систем и механизмов, обеспечивающих эффективную и безопасную работу ветроэлектростанций: система динамического изменения угла атаки (изменяет угол заклинивания лопастей, удерживая тем самым нужный угол атаки); система динамического регулирования скорости вращения ветроколеса в зависимости от нагрузки и скорости ветра (выбирает оптимальный режим работы); система управления рысканием  — электронный флюгер (поворачивает гондолу с ВЭУ по особому закону с учетом доминирующего направления ветра, его порывов и турбуленции); система оперативного регулирования магнитного скольжения асинхронного генератора (используются усовершенствованные асинхронные генераторы с ротором «беличья клетка»)...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Многие десятилетия неизменным элементом пейзажа промышленной нефтедобычи являлись грандиозные факелы, в которых сгорал попутный газ — неизбежный спутник нефтедобычи. Громадные шлейфы дыма простирались на десятки и сотни километров и были прекрасно видны даже из космоса. Так было долго и казалось, что так будет всегда. Но все меняется в этом мире, и иногда — в лучшую сторону.

    • Страницы
    • 1
    • 2