velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Для чего нам нужна Луна

Один из членов экипажа известной лунной станции АПОЛЛОН берется обосновать, что ключом к будущему развитию Земли послужат превосходные припасы экологически незапятнанного ядерного горючего, дожидающиеся нас в недрах Луны





Харрисон Шмитт, член экипажа галлактического корабля АПОЛЛОН-17, покинул Луну 32 года тому вспять. С собой он привез центнер лунных камешков и страстное желание узреть, как население земли продолжит исследования космоса. Шмитт убежден, что настало время янки возвратиться на Луну. Почему конкретно сейчас, он разъясняет в статье, написанной специально для нашего журнальчика.


Лунные горняки


Горсточка земли, 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 денек, 13 декабря 1972 года я, пожалуй, не представлял, что эталон грунта 75501, также эталоны, доставленные Аполлоном-11 и другими экспедициями, послужат весомыми аргументами для того, чтоб в XXI веке нам потребовалось вновь возвратиться на Луну. Понимание придет позднее, через тринадцать лет, когда юные инженеры института штата Висконсин в образчиках лунного грунта найдут существенное количество гелия-3. Это очень любознательное вещество является изотопом отлично известного газа – того самого, которым по праздничкам заполняют разноцветные воздушные шарики.


Еще до лунных экспедиций маленькие количества гелия-3 удалось найти на Земле, и данный факт заинтересовал научное общество. Гелий-3 со своим уникальным внутриатомным строением обещал фантастические перспективы. Если использовать его в реакции ядерного синтеза, того самого, который питает энергией наше Солнце, то можно было бы получить большие количества электроэнергии, не погрязнув при всем этом в опаснейших радиоактивных отходах, которые кроме нашей воли выполняются в обычных ядерных реакторах. Добывать гелий на Луне, а потом отправлять на Землю – занятие не из легких, но тех, кто ввяжется в эту авантюру, ожидает обалденная заслуга. Гелий-3 мог бы освободить мир от наркотической зависимости, когда жизнь невообразима без ископаемого горючего.


В течение десятилетий, когда исследования космоса средством обитаемых галлактических аппаратов свелись фактически к нулю, разработка подобного проекта представлялась совсем мистической. Естественно, Америка и другие державы посылали временами астронавтов на околоземные орбиты, но в далекие галлактические пределы население земли предпочитает сейчас отправлять только ботов. Ситуация поменялась 14 января 2004 года, когда президент Джордж Буш призвал NASA к «дальнейшему исследованию космоса и расширению людского присутствия по всей нашей Солнечной системе».


Зачем ворачиваться


В течение всей истории населения земли поиск драгоценных ресурсов – поначалу пищи, потом минералов и, в конце концов, энергии – толкал на исследование и освоение все более и поболее отдаленных уголков планетки. Полагаю, что гелий-3 станет тем ресурсом, который сделает освоение Луны желательным, а как следует, и вероятным.


Хотя на Земле и существует гелий-3 в тех количествах, которые позволяют изучить его физические характеристики, ни о каких коммерчески важных припасах этого вещества гласить не приходится. Если б таковые имелись, мы бы, наверняка, уже издавна научились получать с помощью их электричество. Чем далее мы продвигаемся в разработке термоядерных реакторов, тем острее сознаем привлекательность реактора на базе гелия-3.


Исследователи перепробовали несколько методов укрощения превосходных энергий водородного синтеза, пытаясь получить мирное электричество. Камнем преткновения оказались трудности заслуги температур, нужных для поддержания реакции. При этих температурах – таких, как на поверхности Солнца – плавятся все известные нам материалы. Потому реакцию можно поддерживать, только ограничивая зону процесса магнитным полем, другими словами создав типичный электрический термос.


На первых порах ученые считали, что синтеза можно достигнуть, используя дейтерий, изотоп водорода, обнаруженный в морской воде. Скоро выяснилось, что требования к температуре и давлению для поддержания этого процесса в течение хотя бы нескольких дней не увязываются с способностями технологии магнитного ограничения зоны реакции. Если тритий поменять на гелий-3, заместо магнитов можно использовать электростатическое огораживание, и вообщем конструкция реактора становится намного проще, а объемы высокорадиоактивных отходов
приметно сокращаются. Этот поворот мысли в первый раз позволил поглядеть на ядерный синтез как на прикладную энергетическую задачку.


Вобщем, гелий-3 не употребляется в энергетике не из-за недочета инженерных талантов, а просто поэтому, что на Земле фатально не хватает самого изотопа. Большие количества гелия зарождаются на Солнце, при этом малую его долю составляет гелий-3, а остальное – еще более распространенный гелий-4. Пока эти атомы движутся к Земле в составе «солнечного ветра», оба изотопа претерпевают конфигурации. Настолько драгоценный для нас изотоп никогда не добивается Земли, так как его отбрасывает прочь земное магнитное поле. К счастью, на Луне магнитного поля нет, так что тут он скапливается в поверхностном слое грунта, а в итоге неизменного метеоритного дождика перемешивается с пылевыми осадками и скальными осколками, где и ожидает нас многие тысячелетия.


Программка добычи гелия-3 с поверхности Луны не только лишь предоставляет значимые аргументы в пользу строительства на Луне человеческих поселений – она может принести превосходные результаты и у нас, на Земле.


Горнодобывающая индустрия в критериях Луны


Анализ образцов, собранных в 1969 году Нилом Армстронгом в процессе первой лунной экспедиции, показал, что концентрация гелия-3 в лунном грунте не опускается ниже 13 частей на млрд. В непотревоженных грунтах эта концентрация может достигать величин 20–30 частей на млрд. Казалось бы, такие концентрации очень малы, чтоб принимать их серьезно, но если поглядеть на заложенную в проекте стоимость $1400 за гр гелия-3, просто подсчитать, что центнер гелия-3 потянет на очень благопристойную сумму в $140 миллионов.


Так как концентрация гелия-3 довольно мала, для обогащения придется перерабатывать значимые количества грунта и скальной породы. Если с лунной поверхности площадью приблизительно два квадратных километра содрать слой грунта шириной три метра, мы получим около центнера гелия-3. Такового количества хватит, чтоб в течение года питать электричеством Даллас либо Детройт.


По земным меркам расходы на процесс горнодобычи оказываются не очень высочайшими. Практически всю работу могут делать автоматические комбайны. Выделение незапятнанного изотопа тоже не представляет-ся очень сложным. Нагрев совместно с смешиванием просто освободит газы, адсорбированные в грунте. Если после чего пары охлаждать до абсолютного нуля, из консистенции будут поочередно выпадать все присутствующие в ней газы. На завершающем шаге особые мембраны посодействуют отделить гелий-3 от обычного гелия.


Принцип управляемой термоядерной реакции второго поколения подразумевает слияние дейтерия и гелия-3. В итоге реакции появляется высокоэнергетический протон (ион водорода с положительным зарядом) и ион гелия-4 (альфа-частица).


Более принципиальное возможное преимущество таковой схемы синтеза состоит в ее сопоставимости с применением электростатических полей для управления ионами горючего и образующимися протонами. Протоны – положительно заряженные частички, так что их движение можно при помощи полупроводниковых технологий перевести конкретно в электронный ток. При таковой конфигурации нет нужды превращать энергию протонов в тепло, чтоб позже крутить большие турбогенераторы – прямое преобразование в электричество обещает в перспективе эффективность прямо до 70%. Электростанции термоядерного синтеза, работающие на дейтерии и гелии-3, должны отличаться от других низкими серьезными и эксплуатационными расходами. Предпосылки этому – наименьшая техно сложность, более высочайшая эффективность преобразования энергии, наименьшие размеры, отсутствие радиоактивного горючего и опасности инфецирования воздуха и воды и, в конце концов, очень малозначительные хлопоты с отходами малого уровня радиоактивности. Выходит, что для разработки и строительства первой термоядерной электростанции на базе гелия-3 потребуются финансовложения порядка $6 млрд. Если ориентироваться на нынешние цены при оптовой продаже электричества (5 центов за киловатт-час), то цена энергии из нового источника станет конкурентоспособной после ввода в строй 5 гигаваттных термоядерных станций, которые поменяли бы устаревшие электростанции либо подключились к питанию новых потребителей.


Новый галлактический транспорт


В планах освоения Луны, пожалуй, больше всего смущает неувязка сотворения галлактического аппарата, который мог бы доставить на лунную поверхность рабочий персонал и нужное оборудование. Базисной моделью, на которой можно было бы создать надежную большегрузную лунную ракету, остается Аполлон Сатурн V. Пятые Сатурны, наибольшие галлактические корабли в мире, способны забросить на Луну до 50 т груза. Вложив около $5 миллиардов., можно создать модернизированный Сатурн, способный доставить на лунную поверхность 100 т груза при цены перевозок в границах $3000 за кг.


Возвращение на Луну имеет смысл даже в этом случае, если добыча гелия-3 окажется единственной целью. Но с течением времени эта решительная авантюра должна принести новые, более значимые дивиденды. Поселения, развернутые ради добычи гелия-3, станут базой для новых форм деятельности, нужных при исследовательских работах космоса. Даже имея новое поколение Сатурнов, навряд ли будет экономически оправданно забрасывать на Луну огромные количества кислорода, воды либо стройматериалов, нужных для сотворения неизменных человечьих поселений. Мы должны создать технологии извлечения этих материалов из имеющихся на месте ресурсов. Переработка лунного грунта в поисках гелия-3 дает уникальную возможность получать их в качестве побочного продукта. Другие способности могут открыться, если узреть коммерческий смысл в продаже относительно дешевого доступа в космос. Такие дополнительные формы получения прибыли могут включать в себя платные услуги по поддержке муниципальных программ исследования Луны и других планет, создание астрономических обсерваторий, услуги в плане государственной обороны и, в конце концов, длительные программки критической защиты от падения на Землю астероидов и комет. Очевидно, наличие высоконадежных и дешевых ракетных перевозок создаст возможность для развития галлактического и лунного туризма.


Поняв настолько превосходные коммерческие перспективы, частнопредпринимательский сектор должен всеми силами поддерживать возвращение на Луну – сейчас навечно.






Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments