Компания из США Interlune привлекла дополнительные инвестиции в размере 15 млн долларов и намерена начать добычу гелия-3 на Луне. Этот гелий-3 только на Луне, на Земле его нет. Поэтому они в перспективе планируют создание станций или налаживание его добычи с доставкой на Землю. изотоп гелий-3. "Ученые посчитали, что 1 тонна гелия-3 в термоядерном реакторе даст столько энергии, сколько сжигание 15 миллионов тонн нефти. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
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 спроектированный в США комбайн, предназначенный для извлечения 3He и других летучих компонентов из поверхностного слоя лунного фунта. Развертывание постоянных баз на спутнике откроет возможность использовать пребывание 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. Повторю: прежде всего нужно осознать, что нехватка энергии в ближайшие десятилетия - реальная проблема для всех землян, от которой не спрятаться, не уйти. Во-вторых, очевидно: единственным тотальным и долговременным ее решением, одновременно удовлетворяющим условиям энергетической эффективности и экологической безопасности, является термоядерный синтез на базе использования 3He. В-третьих, освоение нового источника энергии - не очередной проект, реализуемый как бы между делом. Речь идет о гигантской промышленной революции, полное осуществление которой может занять целое столетие.
Одновременно в нашем мышлении поэтический образ далекой Луны должен смениться представлением о ней как об объекте практической экономики. Словом, после великих географических открытий прошлых веков наш спутник станет следующим объектом приложения изыскательского духа, свойственного человечеству. По последствиям для развития цивилизации его освоение будет аналогично освоению новых континентов на Земле. Луна и есть новый континент, отделенный от нас океаном космического пространства, который сегодня, однако, легче пересечь, чем Атлантику во времена Христофора Колумба. Однако несмотря на все рассмотренные перспективы, приходится возвращаться к факту: пока мы еще очень далеки от их реализации. Когда можно ожидать построения установок термоядерного синтеза на основе 3He?
По данным американских источников, возможно, через 15 - 20 лет, если на этом будут сфокусированы усилия общества и соответствующие инвестиции. Вероятно, решение нужно искать на пути синтеза с инерционным удержанием плазмы, а не с магнитным, которое используют в токамаках и заложено в основу проекта ИТЭР. Как уже упоминалось, в июне нынешнего года гостем нашего института был профессор Джералд Калсински - один из пионеров в исследовании проблемы термоядерного синтеза на 3He. На семинаре с участием российских экспертов ученый рассказал о состоянии исследований этой проблемы в США, в частности, об экспериментах на установках с инерционным электростатическим синтезом или инерционным электростатическим удержанием плазмы. Суть процесса состоит в том, что между двумя концентрическими сферическими сетками прилагается сверхвысокое напряжение порядка 100 кВ. Под действием разности потенциалов ионы устремляются от периферии к центру и сталкиваются с энергией, достаточной для возбуждения термоядерной реакции.
Построены опытные установки нескольких типов. Выход термоядерной энергии при этом еще очень мал по сравнению с подводимой для зажигания. В случае описанных Калсински экспериментов Q составляет пока ничтожную величину порядка 10-5. Правда, как считает исследователь, нет фундаментальных трудностей для решения проблемы. Они в основном носят инженерный характер, причем разрешение их в рамках последовательных проектов вплоть до построения реактора, дающего полезную энергию, потребует не столь значительных средств. Речь идет о 10 - 15 годах и 6 - 8 млрд.
А в проекте ИТЭР предполагают получить уже полезный выход энергии. Ведь реактор типа токамак в рамках ИТЭР представляет собой весьма массивное сооружение, а выделяющийся поток нейтронов довольно быстро приведет к разрушению материалов, образующих внутреннюю часть конструкции. При эксплуатации возникнет не только необходимость захоронения радиоактивных отходов, но и проведения громоздких, дорогостоящих и неизбежно частых каждые несколько лет восстановительных работ. Впрочем, с такими утверждениями не все согласятся. Безусловно, этой категоричной точке зрения можно противопоставить контраргументы. Многие известные физики, с которыми я затрагивал эту тему, проявляют изрядный скептицизм в отношении термоядерной энергетики на 3He.
Вместе с тем нельзя не учитывать, что научная карьера большинства крупнейших специалистов в области термоядерного синтеза связана с исследованием процессов магнитного удержания плазмы и традиционными установками типа токамак. Да и в изысканиях, связанных с термоядерным оружием, вопрос о 3He не был актуален, поскольку решались другие задачи. Здесь нужно, по-видимому, прежде всего серьезное внимание к проблеме и адекватное наращивание экспериментальных и теоретических работ. Глобальная энергетика, основанная на 3He, возможна только при доставке его с Луны. Но акцентирую: для экспериментов и даже для достаточно мощного опытного термоядерного генератора гелий оттуда не потребуется. На Земле накоплены значительные количества этого элемента, используемого в термоядерном оружии.
Только за счет естественного распада запасенного трития образуется 15 - 20 кг 3He в год. В распоряжении России и США в общей сложности имеется несколько сот килограммов искусственно полученного 3He. Кстати, мы продаем его американцам по 1000 дол. Нам он не нужен, а они почему-то покупают. 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.
На Земле нет месторождений гелия-3 На Земле нет месторождений гелия-3, но его выделяют в небольших количествах при распаде трития. Газ используется в медицинском оборудовании.
На Луне, по подсчетам специалистов, находится до 10 млн тонн гелия-3. Экономике США требуется в год 40 тонн, для того чтобы полностью удовлетворить свои потребности в энергии.
Эксперименты по приручению плазмы проводятся уже многие десятилетия, но лишь в конце июня прошлого года в Москве представителями ряда стран было подписано соглашение о строительстве на юге Франции в городе Кадараш Международного экспериментального термоядерного реактора ITER — прототипа практической термоядерной электростанции. В качестве топлива ITER будет использовать дейтерий с тритием.
Читайте также: Рассекреченные документы раскрывают проект «Горизонт»: лунный форпост армии США Термоядерный реактор на гелии-3 будет конструктивно сложнее, чем ITER, и пока его нет даже в проектах. И хотя специалисты надеются, что прототип реактора на гелии-3 появится в ближайшие 20-30 лет, пока эта технология остается чистейшей фантастикой. Вопрос добычи гелия-3 анализировался экспертами в ходе слушаний по вопросам будущего исследования и освоения Луны, состоявшихся в апреле 2004 года в Подкомитете по космосу и аэронавтике комитета по науке палаты депутатов Конгресса США. Их вывод был однозначен: даже в отдаленном будущем добыча гелия-3 на Луне совершенно невыгодна.
Как отметил Джон Логсдон, директор Института космической политики из Вашингтона: «Космическое сообщество США не рассматривает добычу гелия-3 в качестве серьезного предлога для возвращения на Луну. Лететь туда за этим изотопом все равно что пятьсот лет назад отправить Колумба в Индию за ураном. Привезти-то он его может, и привез бы, только еще несколько сотен лет никто не знал бы, что с ним делать». Добыча гелия-3 как национальный проект «Мы говорим сейчас о термоядерной энергетике будущего и новом экологическом типе топлива, которое нельзя добыть на Земле.
Речь идет о промышленном освоении Луны для добычи гелия-3». Это высказывание главы ракетно-космической корпорации «Энергия» Николая Севастьянова было воспринято российскими научными обозревателями как заявка на формирование нового «национального проекта». Ведь по сути, одной из главных функций государства, особенно в XX веке, было как раз формулирование перед обществом задач на грани воображения. Это касалось и советского государства: электрификация, индустриализация, создание атомной бомбы, первый спутник, поворот рек.
Сегодня в РФ государство пытается, но не может сформулировать задачи на грани невозможного. Государству нужно, чтобы кто-то показал ему общенациональный проект и обосновал выгоды, которые из этого проекта в теории проистекают. Программа освоения и добычи гелия-3 с Луны на Землю с целью снабжения термоядерной энергетики топливом идеально отвечает этим требованиям. 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».
Общее количество гелия-3 в атмосфере нашей планеты оценивается в 35 000 тонн. Однако в настоящее время изотоп не добывается из природных источников, а создаётся при распаде искусственно полученного трития, бомбардируя нейтронами литий-6 в ядерном реакторе. Таким способом можно получать до 18 килограмм гелия-3 в год, чего абсолютно недостаточно для каких-либо промышленных нужд.
Лунный грунт Фото с миссии «Аполлон-11» В природе же он может накопиться либо на больших планетах Уран или Нептун , способных его удерживать, либо на телах без атмосферы и магнитосферы. Так, Луна в течение миллиардов лет терпела плазменную бомбардировку солнечным ветром. В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма. Это означает, что на Луне должно быть от 500 тысяч до нескольких миллионов тонн данного изотопа. Учёные подсчитали, что 0,02 грамма гелия-3 в ходе реакции термоядерного синтеза выделяют энергии столько же, сколько образуется при сжигании барреля нефти 159 литров.
При современном уровне мирового энергопотребления лунного топлива человечеству хватило бы на 5-10 тысяч лет, что примерно в десять раз больше, чем энергетический потенциал всего извлекаемого химического топлива газа, нефти, угля на Земле. Зачем вообще добывать гелий-3 Большая часть добытого людьми гелия используется в лабораториях для научных целей. Гелий-3 используется для наполнения газовых детекторов нейтронов. Это счётчики для измерения нейтронного потока. К примеру, нейтронные мониторы используют для обнаружения незаконно перевозимых делящихся материалов и предотвращения ядерного терроризма.
Также гелий-3 используют для достижения сверхнизких температур. Откачкой паров гелия-4 под вакуумом можно получить температуры до 0,7 К.
Космонавтика
Гелий-3 — стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном, который производится путём термоядерного синтеза на Солнце и переносится солнечным ветром. Магнитосфера Земли отклоняет этот поток частиц, поэтому гелий-3 не встречается на Земле в природе и существует лишь в очень ограниченных количествах, появляясь в результате испытаний ядерного оружия и ядерных реакторов. Так как вокруг Луны магнитосферы нет, предполагается, что в карманах лунного реголита содержится большое количество гелия-3. Литр гелия-3 стоит несколько тысяч долларов.
Стартап Interlune возглавляют опытные представители космической индустрии. Ее гендиректор — экс-президент Blue Origin Роб Мейерсон. Основали Interlune примерно три года назад, но только сейчас стало известно, чем он занимается. Конкуренцию Interlune в добыче гелия-3 может составить Китай, который уже имеет первые успехи в этой сфере.
В 2020 году аппарат «Чанъэ-5» доставил на Землю образцы лунного грунта, где была обнаружена большая концентрация ценного изотопа. Ученые поняли, как в дальнейшем извлекать этот материал из лунной породы, и будут продолжать работать в этом направлении в ближайшие годы.
В своем технико-экономическом обосновании они сосредоточились на конкретном элементе точнее, изотопе : гелии-3. Проект по добыче этого изотопа намечался уже давно, но до сих пор не был тщательно изучен и не планировался. Теперь компания планирует сделать первый шаг на пути к этому потенциально новому рынку, который, по ее мнению, может произвести революцию в энергетическом секторе. Роб Мейерсон, бывший председатель совета директоров Blue Origin, и Гэри Лай, который был главным архитектором компании, решили основать компанию, основной деятельностью которой будет добыча гелия-3 с поверхности Луны. Гелий-3 будет доставляться на Землю, чтобы затем продаваться для столь же инновационного использования: для питания реакций ядерного синтеза Святой Грааль производства энергии на будущих термоядерных электростанциях. Эта компания работает с 2022 года, но в среду она объявила о себе беспрецедентным заявлением. Называясь Interlune, она привлекла 15 миллионов долларов для финансирования проекта.
Это в дополнение к предыдущим инвестиционным взносам частных лиц. Хотя это финансирование относительно скромное по сравнению с крупными коммерческими космическими проектами, последствия остаются потенциально значительными. Добыча гелия-3: к новому видению лунной экономики Концепция добычи полезных ископаемых на Луне не нова. Фактически, она была предложена учеными еще в начале 1970-х годов. Уже тогда исследователи определили элементы и ресурсы, которые можно добывать на Луне, но технологические ограничения не позволили добиться значительного прогресса в этой области.
Газ используется в медицинском оборудовании.
На Луне, по подсчетам специалистов, находится до 10 млн тонн гелия-3. Экономике США требуется в год 40 тонн, для того чтобы полностью удовлетворить свои потребности в энергии.
Стартап по добыче полезных ископаемых на Луне Interlune хочет начать добывать гелий-3 к 2030 году
Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. При этом изотоп гелий-3 на Земле практически отсутствует, а на Луне его запасы смогли сформироваться из-за того, что лунная поверхность подвергается постоянному воздействию солнечного ветра. Извлекать гелий-3 из недр Луны российский ученый предлагает с помощью своеобразных "лунных бульдозеров", которые после нагрева грунта будут сгребать изотоп с поверхности.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
Доставка на Землю космическими кораблями многоразового использования. При добыче гелия-3 из реголита извлекаются также многочисленные вещества: водород, вода, азот, углекислый газ, азот, метан, угарный газ, — которые могут быть полезны для поддержания лунного промышленного комплекса. Проект первого лунного комбайна, предназначенного для переработки реголита и выделения из него изотопа гелия-3, был предложен еще группой Дж. В настоящее время частные американские компании разрабатывают несколько прототипов, которые, видимо, будут представлены на конкурс после того, как НАСА определится с чертами будущей экспедиции на Луну. Понятно, что, кроме доставки комбайнов на Луну, там придется возвести хранилища, обитаемую базу для обслуживания всего комплекса оборудования , космодром и многое другое. Считается, тем не менее, что высокие затраты на создание развитой инфраструктуры на Луне окупятся сторицей в плане того, что грядет глобальный энергетический кризис, когда от традиционных видов энергоносителей уголь, нефть, природный газ придется отказаться. Главная технологическая проблема На пути к созданию энергетики на основе гелия-3 есть одна немаловажная проблема. Дело в том, что реакцию дейтерий-гелий-3 осуществить гораздо сложнее, чем реакцию дейтерий-тритий. В первую очередь, необычайно трудно поджечь смесь этих изотопов.
Расчетная температура, при которой пойдет термоядерная реакция в дейтерий-тритиевой смеси, — 100-200 миллионов градусов. При использовании гелия-3 требуемая температура на два порядка выше. Фактически мы должны зажечь на Земле маленькое солнце. Однако история развития ядерной энергетики последние полвека демонстрирует увеличение генерируемых температур на порядок в течение 10 лет. В 1990 году на европейском токамаке JET уже жгли гелий-3, при этом полученная мощность составила 140 кВт. Примерно тогда же на американском токамаке TFTR была достигнута температура, необходимая для начала реакции в дейтерий-гелиевой смеси. Впрочем, зажечь смесь еще полдела. Минус термоядерной энергетики — сложность получения практической отдачи, ведь рабочим телом является нагретая до многих миллионов градусов плазма, которую приходится удерживать в магнитном поле.
Эксперименты по приручению плазмы проводятся уже многие десятилетия, но лишь в конце июня прошлого года в Москве представителями ряда стран было подписано соглашение о строительстве на юге Франции в городе Кадараш Международного экспериментального термоядерного реактора ITER — прототипа практической термоядерной электростанции. В качестве топлива ITER будет использовать дейтерий с тритием. Читайте также: Рассекреченные документы раскрывают проект «Горизонт»: лунный форпост армии США Термоядерный реактор на гелии-3 будет конструктивно сложнее, чем ITER, и пока его нет даже в проектах.
По словам одного из основателей стартапа и бывшего президента Blue Origin Роба Мейерсона, для этого при поддержке НАСА планируется использовать специальный комбайн, который будет доставлен на Луну к 2028 году и запущен в эксплуатацию к 2030 году. Добытый на Луне гелий-3 предполагается использовать для проведения квантовых вычислений, медицинской визуализации, а также, возможно, в качестве топлива для термоядерных реакторов. Гелий-3 «доставляет» на Луну солнечный ветер, где он складируется в почве — лунном реголите.
Что такое гелий-3 и где его искать Из химии мы знаем, что гелий — это инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха, являющийся вторым по распространенности во Вселенной элементом после водорода. Однако на Земле его содержание крайне мало.
Более того, на нашей планете при распаде радиоактивных химических элементов вылетают альфа-частицы — ядра гелия-4. Гелий-3 же в относительно больших количествах содержится в космическом гелии, который образуется, например, на Солнце при термоядерных реакциях. Данный газ очень лёгкий, поэтому, попадая в атмосферу Земли, он быстро улетучивается. Общее количество гелия-3 в атмосфере нашей планеты оценивается в 35 000 тонн. Однако в настоящее время изотоп не добывается из природных источников, а создаётся при распаде искусственно полученного трития, бомбардируя нейтронами литий-6 в ядерном реакторе. Таким способом можно получать до 18 килограмм гелия-3 в год, чего абсолютно недостаточно для каких-либо промышленных нужд. В природе же он может накопиться либо на больших планетах Уран или Нептун , способных его удерживать, либо на телах без атмосферы и магнитосферы. Так, Луна в течение миллиардов лет терпела плазменную бомбардировку солнечным ветром.
В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма. Это означает, что на Луне должно быть от 500 тысяч до нескольких миллионов тонн данного изотопа. Учёные подсчитали, что 0,02 грамма гелия-3 в ходе реакции термоядерного синтеза выделяют энергии столько же, сколько образуется при сжигании барреля нефти 159 литров. При современном уровне мирового энергопотребления лунного топлива человечеству хватило бы на 5-10 тысяч лет, что примерно в десять раз больше, чем энергетический потенциал всего извлекаемого химического топлива газа, нефти, угля на Земле. Зачем вообще добывать гелий-3 Большая часть добытого людьми гелия используется в лабораториях для научных целей.
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. Тем не менее, исследования в области использования гелия-3 продолжаются, и возможно, в ближайшем будущем мы увидим новые космические корабли, работающие на этом уникальном топливе.
Новые сверхдержавы родятся на Луне
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.
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. Затем — провести целый ряд исследований грунта, инвестировать в эксперименты и испытания оборудования. Наконец, необходимо построить перерабатывающие заводы прямо на спутнике.
Несмотря на все сложности получение вещества из космоса считается экономически выгодным. В планах — заселение спутника и создание необходимой инфраструктуры.
Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. Американские исследователи, в свою очередь, пытаются посчитать, во сколько обойдется такая затея. Так, стоимость одной тонны добытого на Луне гелия-3, по данным, которые приводит газета Huffington Post, составит 3 миллиарда долларов — это экономически более выгодно, чем использование нефти. Общие затраты на научно-исследовательские разработки, строительство реакторов и создание космического корабля составят около 20 миллиардов долларов.
Идея Шмитта не нова, однако он считает, что разработал первый реальный план добычи гелия-3 в качестве ядерного топлива. Для этого потребуется 15 миллиардов долларов. Треть суммы нужна для создания экспериментальной добывающей базы. Сумма столь высока в связи с тем, что пока не существует даже рабочего прототипа. Еще 5 миллиардов потребуются на создание ракеты многократного использования для доставки изотопа гелия с Луны. Куда нужно потратить остальные 2,5 миллиарда, ученый не уточнил.
Выходцы из Blue Origin собрались добывать гелий-3 на Луне в скором будущем
Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. На Луне же количество гелия-3, попавшего на наш спутник из солнечного ветра, по оценкам, сотни миллионов тонн. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет.
Луна . Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий .
По словам главы Китайской лунной программы Оуян Цзыюаня Ouyang Ziyuan , три полета на Луну в год смогут обеспечить энергией всех людей на Земле. Добыча полезных ресурсов на Луне Но радоваться еще рано — такие полеты будут требовать огромного количества денег, времени и сил. Чтобы добыть один грамм изотопа гелия-3, специалистам нужно переработать около 150 тонн лунного реголита. Переработка будет вестись либо на самой Луне, либо на Земле. В любом случае, материал придется транспортировать и это тоже будет стоить огромных денежных вложений. Доставка грузов на Луну и обратно стоит огромных денег После открытия минерала «камень Чанъэ» и изотопа гелия-3, Китайское национальное космическое управление еще сильнее заинтересовалось исследованием Луны. В 2024 году Китай запустит пятую фазу программы «Чанъэ», в рамках которой планируется изучить южный полюс Луны и начать строительство исследовательской станции.
Напоследок стоит отметить, что Китай также намерен заняться изучением Марса. Считается, что они смогут доставить на Землю марсианский грунт раньше, чем США — уже в 2031 году. Рамис Ганиев.
Эти проекты рассматриваются многими буквально как решение всех проблем человечества. Так что же такое гелий-3?
Это "гелий-4". Его атомные ядра — это альфа-частицы, которые образуются при радиоактивном распаде. Это и есть гелий-3. Соотношение гелия-3 и гелия-4 в масштабах Вселенной существенно иное - там количество этих изотопов различается примерно на один порядок. 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.
А что известно уже сейчас? Ученым известно, что породы на поверхности Луны содержат большое количество кислорода, и эксперименты показали, что этот кислород может быть извлечен из пород, чтобы обеспечить космонавтов воздухом, а также для получения воды и даже ракетного топлива. Есть также следы некоторого количества ценных минералов и других ископаемых на Луне см. Но, пожалуй, самым ценным на поверхности Луны может быть гелий-3 He3.
Данный газ очень лёгкий, поэтому, попадая в атмосферу Земли, он быстро улетучивается.
Общее количество гелия-3 в атмосфере нашей планеты оценивается в 35 000 тонн. Однако в настоящее время изотоп не добывается из природных источников, а создаётся при распаде искусственно полученного трития, бомбардируя нейтронами литий-6 в ядерном реакторе. Таким способом можно получать до 18 килограмм гелия-3 в год, чего абсолютно недостаточно для каких-либо промышленных нужд. Лунный грунт Фото с миссии «Аполлон-11» В природе же он может накопиться либо на больших планетах Уран или Нептун , способных его удерживать, либо на телах без атмосферы и магнитосферы. Так, Луна в течение миллиардов лет терпела плазменную бомбардировку солнечным ветром. В привезённых на Землю образцах лунного реголита содержание гелия-3 на тонну составило 0,01 грамма. Это означает, что на Луне должно быть от 500 тысяч до нескольких миллионов тонн данного изотопа. Учёные подсчитали, что 0,02 грамма гелия-3 в ходе реакции термоядерного синтеза выделяют энергии столько же, сколько образуется при сжигании барреля нефти 159 литров.
При современном уровне мирового энергопотребления лунного топлива человечеству хватило бы на 5-10 тысяч лет, что примерно в десять раз больше, чем энергетический потенциал всего извлекаемого химического топлива газа, нефти, угля на Земле. Зачем вообще добывать гелий-3 Большая часть добытого людьми гелия используется в лабораториях для научных целей. Гелий-3 используется для наполнения газовых детекторов нейтронов. Это счётчики для измерения нейтронного потока. К примеру, нейтронные мониторы используют для обнаружения незаконно перевозимых делящихся материалов и предотвращения ядерного терроризма. Также гелий-3 используют для достижения сверхнизких температур.
Стартап по добыче полезных ископаемых на Луне Interlune хочет начать добывать гелий-3 к 2030 году
Программа освоения и добычи гелия-3 с Луны на Землю с целью снабжения термоядерной энергетики топливом идеально отвечает этим требованиям. Изотоп гелий-3 на Луне. Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. Кроме ценного гелия-3, на Луне за последние годы был обнаружен кислород, водород и значительные запасы воды в виде льда.