Космическое топливо из «Лунной пыли»
Основным источником топлива для орбитальных грузовых кораблей, должен служить измельченный в мелкий порошок твердый лунный грунт. В силу особенностей своей конструкции плазменные двигатели потенциально — «Многотопливные», способны потреблять любое доступное жидкое «Рабочее тело», и твердые вещества в виде мелкодисперсного порошка.
Источником порошкообразного лунного грунта, должна служить коммерческая сырьевая лунная база.
В отличие от добычи из лунного грунта радиоактивного сырья, или компонентов химического ракетного топлива, производство из него порошка, низко технологичный и не энергозатратный процесс. Технологическая простота производства основного продукта, позволяет снизить вес оборудования «Порошковой» лунной базы, до нескольких десятков тонн, и стоимость ее создания составляет около нескольких миллиардов долларов, что не выходит за рамки возможностей современных инвесторов.
Средством выведения порошка с луны на орбиту должна служить механическая катапульта — «Лунная праща», представляющая собой ротор с лентами километровой длинны, на концах которого достигается орбитальная скорость, которая на луне чуть меньше двух километров в секунду. Эта транспортная система не требует затрат топлива, но способная обеспечить промышленный грузопоток с поверхности луны на орбиту.
Топливо, самый потребляемый расходный материал на орбите, но выведение килограмма топлива с земли современными носителями обходится в 3, 5, тысяч долларов. Выведение альтернативными системами комплексом «Пони — Космопорт», или «Пушечным стартом», может снизить стоимость топлива до 1000, 500, долларов за килограмм, что дешевле, но все равно дорого для расходного материала.
Стоимость лунного грунта выводимого сырьевой базой, в перспективе, после того как база окупит вложенные в нее средства, может снизиться до ста долларов за килограмм и ниже.
Снабжение орбитальной группировки лунным топливом, позволит значительно снизить затраты на орбитальный транспорт и дает экономическое обоснование промышленной деятельности на луне.
Лунный грунт может использоваться не только как топливо для плазменных двигателей, но и как химическое сырье для получения жидкого кислорода, керамики, металлов и изделий из этих материалов на орбитальных производственных центрах.
Производство в космосе.
Высокая стоимость выведения с земли и наличие доступных источников сырья, которыми могут служить сначала вторичное сырье космической группировки, баки ракет и старые спутники, а позже и инопланетные ресурсы. Сделает целесообразными развитие производственной деятельности в космосе, которая начавшись с производства простых расходных материалов и конструкций, со временем сможет развиться в отдельную отрасль космической индустрии.
Опорные базы на околоземной орбите.
Орбитальные станции, должны служить базами для орбитальных буксиров, центрами сосредоточения транспортных потоков, технологической, производственной и другой деятельности, выполняя роль главных опорных баз всей околоземной космической группировки. Что обеспечит уверенную самоокупаемость и возможности для дальнейшего развития пилотируемой космонавтики.
Околоземная «Транспортно эксплуатационная система», даст новые возможности для развития коммерческой спутниковой индустрии. Ее деятельность позволит многократно, от 3, до 6, раз снизить стоимость космического транспорта, даст возможности монтажа и обслуживания аппаратов в космосе. Что создаст почву для развития новых коммерческих проектов, таких как:
Космическая сотовая связь и телевещание.
Спутники связи с сетчатыми антеннами большой площади, способные принимать звонки сотовых телефонов и вести прямую трансляцию на персональные приемники, способные сделать повсеместно доступными услуги телефонной связи, доступа в интернет, телевизионного и радио вещания.
Источник
Луна и энергоресурсы
Вполне возможно, что в скором времени на Луне будут построены комплексы мощных солнечных батарей и термоядерных реакторов.
Энергией соседней планеты, Луны, «пропитано» все живое на Земле. Эта энергия участвует во всех биологических процессах живых организмов. И если верить ученым, которые склоняются к мысли, что жизнь на Земле началась в океане, то на сушу, жизнь «попала» благодаря приливам, вызываемыми нашим спутником. А сегодня, благодаря современной науке и новым технологиям, Луна поможет землянам еще в одном важном деле — она спасет от надвигающегося энергетического кризиса.
Раньше, такая идея получения энергоресурсов на Луне могла прийти в голову только писателям-фантастам. А сегодня есть вполне реальные технические проекты, внедрение которых позволит использовать Луну в качестве поставщика энергетических ресурсов. И по мнению ученых, такое будет в ближайшем будущем.
Самым реальным является вариант размещения на соседней планете комплекса солнечных батарей и термоядерных реакторов, которые будут работать на изотопе гелия. Как бы это странно ни звучало, но основная причина, по которой будут размещать солнечные батареи вне нашей планеты, это то, что они опасны для окружающей среды. Производимая ими энергия экологически безопасная. А вот создание таких мощных комплексов ухудшит окружающую экологию.
«Новые установки смогут накапливать достаточное количество солнечной энергии. Потом эта энергия будет передана на Землю в виде микроволновых лучей. Такой способ получения электроэнергии безопасен и экологически «чист». Источник энергии неисчерпаем, и такая энергия, в конечном счете, не требует больших денежных затрат», — заявил профессор Дэвид Крисвелл (Институт космических систем, США).
Источник
Гелий-3. Что это, и зачем его хотят добывать на Луне?
Горная добыча на Луне для удовлетворения наших потребностей в энергии может звучать как сюжет из научно-фантастического фильма. Но некоторые страны (например, Россия и Китай) похоже всерьез планируют заняться именно этим ради получения вещества, способного совершить революцию в энергетике. Гелий-3 является чрезвычайно ценным изотопом, который можно использовать в «чистых» термоядерных установках для выработки энергии. И он доступен в огромных количествах на Луне. По оценкам ученых, Луна настолько богата гелием-3, что может закрыть энергетические потребности всего человечества как минимум на 10 000 лет вперед.
Промышленный потенциал
Гелий-3 представляет собой легкий нерадиоактивный изотоп гелия (по сути — газ ) с двумя протонами и одним нейтроном. Он оседает на поверхности Луны, принесенный солнечным ветром и доступен там в относительном изобилии. Два полностью загруженных материалом космических челнока (около 40 тонн) могли бы обеспечить энергией Соединенные Штаты на целый год при нынешнем уровне потребления электричества. Это потребовало бы разработки карьера на Луне размером с город-миллионник. Гелий-3 редко встречается на Земле, потому что атмосфера и магнитное поле нашей планеты препятствуют проникновению изотопа сюда. Но у Луны такой проблемы нет.
Гелий-3 можно извлечь, нагревая лунную пыль до температуры около 600°С , а затем путем охлаждения или с применением центрифуги ценный изотоп должен быть отделен от примесей других газов. Таким образом, перед добытчиками «лунного сокровища» неизбежно встанет вопрос о сооружении на Луне огромных заводов по переработке местного реголита. По оценкам специалистов, потенциальная экономическая стоимость Гелия-3 составляет 3 миллиарда долларов за тонну. Общая же сметная стоимость разработки термоядерного синтеза, разработки ракет и запуска лунных экспедиций составит около 20 миллиардов долларов в течение двух десятилетий.
Распад -vs- синтез
Все атомные электростанции на Земле используют ядерную реакцию для производства тепла. Тепло превращает воду в пар, который приводит в движение турбину для выработки электроэнергии. Работа современных атомных реакторов основана на распаде ядра урана. Это высвобождает не только энергию но и опасную для жизни радиацию ; а также существует проблема утилизации радиоактивных отходов, которые нужно хранить в безопасном месте практически вечно.
Термоядерный синтез Гелия-3 — обратная распаду реакция, не сопряженная с выбросами большого количества радиации. Полученная в результате энергия экологически безупречна, а в качестве «отходов» на выходе образуется обыкновенный гелий-4.
Китай активно изучает возможность разработки полезных ископаемых на Луне, а российские Роскосмос и РКК «Энергия» поставили перед собой цель создать лунную базу для добычи Гелия-3 к 2030 году.
Ставьте палец вверх, если вам понравился материал, делитесь им в соц. сетях и подписывайтесь на канал. До новых встреч!
Источник
ЗЕЛЁНАЯ ТОЧКА СТАРТА
Главная страница » Может ли Луна послужить источником топлива для Земли?
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ
Может ли Луна послужить источником топлива для Земли?
Imagine
Представьте, что знаменитая песня Джона Леннона «Imagine» это не просто песня, а инструкция к действию, что это гимн будущего человечества. Думаете, это фантастика? Кто-то дуиает, что фантастика, а китайские учёные хотят претворить это в жизнь. И это не просто желание, это планомерная работа, которую они ведут в настоящее время. Вехами в реализации этой стратегии являются, отправленный на Луну зонд для сбора лунного грунта «Чанъэ-5» (Chang’e-5), и Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), токамак, построенный в городе Хэфэй на востоке Китая в 2006 году.
Сейчас, когда «сырьевые генералы» на Земле всё ещё пытаются «сражаться» в уже проигранной ими «войне», всячески дискредитируя электромобильную отрасль, возобновляемую энергетику, в Китае создаётся новая технологическо-социальная философия. Я уже не раз писал про разность в сознании. Упомянуты выше «сырьевые генералы» думают про здесь и сейчас, а после них хоть потоп. А люди склада Илона Маска, или китайских учёных и политиков думают и создают заделов на века вперёд. Сейчас, когда Китай активно реализует свою лунную программу, они хотят чтобы люди Земли представили себе для чего это делается, — « Представьте, если нам больше не нужна нефть. Многие войны станут бессмысленными, и мы сможем насладиться одним из самых мирных веков в истории человечества. Разве это не здорово? «
100 тонн гелия-3 могут генерировать энергию, необходимую всем людям в течение года. А на Луне может быть миллион тонн гелия-3, который может помочь развиваться человеческой цивилизации ещё минимум 10 000 лет».
Всему есть свой предел, а на Земле тем более
Ископаемое топливо используется на Земле более 200 лет. И его сжигание не просто экологически вредно, оно не вечное. К примеру, уголь. Просто поинтересуйтесь, как образовался сам этот уголь. Подсказка — Каменноугольный геологический период, или Карбон. То же самое и с нефтью. Хотя тут есть спор относительно Биогенного, либо Абиогенного варианта возникновения нефти. Но суть не в этом. Суть в том, что сейчас из-за нефти, трубопроводов ведутся войны, а многие города утопают в смоге выхлопов ископаемотопливного транспорта, подрывая здоровье человека. Китайцы хотят разорвать этот порочный круг, развивая, в том числе и свою лунную программу.
Космос как источник будущего топлива, и металлов для земной цивилизации
Все вышеперечисленные моменты указывают на необходимость срочного поиска замены земному ископаемому топливу, а так же металлов. Долгосрочное решение лежит за сотни тысяч километров на Луне, и за сотни миллионов километров в поясе астероидов. Лунный реголит содержит большое количество гелия-3, газа, который потенциально может быть извлечен, доставлен на Землю и использован в качестве топлива без ущерба для окружающей среды.
Профессор инженерных наук Университета Висконсина Джеральд Кульсински, «Настоящая привлекательность гелия-3 в том, что это ядерный процесс, при котором, конечно, не выделяются парниковые газы и так далее. Это, я думаю, было бы самым большим преимуществом — ядерная энергия без ядерных отходов, что было бы целью для Земли, на сотни тысяч лет вперёд. В Соединенных Штатах имеется около 30 килограммов гелия-3. А на Луне миллионы метрических тонн этого элемента. Этого количества гелия-3 будет достаточно, чтобы на тысячи лет вперёд обеспечить цивилизацию всей необходимой ей энергией. Сейчас, похоже, наблюдается ещё одна волна интереса к полётам на Луну, как со стороны Соединенных Штатов, так и Китая, а также могут быть другие страны. И большинство этих программ имеют своей целью сбор гелия-3 для использования его на Земле. Я уверен, что мои дети или внуки увидят реализацию этого процесса».
запуск Chang’e-5- стадии миссии Chang’e-5
запуск Chang’e-5
стадии миссии Chang’e-523 ноября Китай запустил свою лунную космическую миссию Chang’e-5. Целью 23-дневной операции является доставка лунного материала на Землю, чтобы лучше понять происхождение и образование планеты.
Лю Цзянган, начальник командного состава в Пекине, «При посадке на поверхность Луны зонд начнёт собирать образцы и готовиться к отлёту. Все эти задачи необходимо выполнить в течение 48 часов».
Зонд должен доставить на Землю около 2 килограммов образцов, из которых 1,5 кг — с поверхности Луны, а остальные — из-под поверхности.
Уже на этом этапе реализации лунной программы Китай планирует создание на Луне своей исследовательской базы, а в перспективе и строительство солнечных и термоядерных электростанций. Китайские учёные считают, что Луна является одним из наиболее правильных мест для строительства термоядерного реактора, в котором в качестве топлива будет работать, добываемый и обогащаемый тут же Гелий-3.
- китайцы отрабатывают на Земле элементы будущей лунной станции
китайцы отрабатывают на Земле элементы будущей лунной станции
Сюй Гошэн, директор отделения физики токамаков в Институте физики плазмы, Хэфэйский институт физики, «Токамак — это своего рода машина. Эта машина может генерировать очень сильное магнитное поле. Когда материал нагревается до очень высокой температуры, он может превратиться в плазму. Электроны могут удаляться от атома и превращаться в свободно движущиеся заряженные частицы. Сильное магнитное поле может удерживать эти частицы. В этом случае мы можем иметь в машине высокоплотную и высокотемпературную плазму. Одна из двух основных трудностей в достижении ядерного синтеза заключается в том, что мы должны поддерживать плазму при очень высокой температуре в течение длительного времени. Китай занимает лидирующую позицию в мире в плане стабильно работающего сверхпроводящего токамака в течение длительного времени. Мы являемся мировым рекордсменом в этом отношении».
В 2018 году на установке EAST была достигнута температура более 100 миллионов градусов по Цельсию. Это более чем в шесть раз горячее, чем ядро Солнца. Установка поддерживала эту температуру в течение 10 секунд перед выключением. Для сдерживания такого потока энергии нужна упряжь. Китайцы придумали ключевую технологию: магнитное поле со сверхпроводимостью. Оно способно, потребляя минимальное количество электроэнергии, держать под контролем зону термоядерной реакции. Токамак — это успех и ступенька к настоящему термоядерному реактору. Кстати, любите современной фантастики могут вспомнить космический двигатель Эпштейна из сериала «Экспансия», поставленного по книгам Джеймс Кори (Даниэль Абрахам и Тай Френк). И они сделают сказку былью.
Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал . Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!
Источник