ГлавнаяНаукаНаука
 

Корреспондент: Заправка на Луне

10 июля 2009, 09:30
0
34
Корреспондент: Заправка на Луне
Фото: NASA
Стремление космических держав к Луне можно объяснить поисками новых источников энергии

Энергетической зависимости человечества от привычных нефти, газа и угля приходит конец. На выручку людям спешит космос - а именно Луна с ее богатыми запасами изотопа гелия-3 и урана.

Хватит истощать Землю - отныне "копательные" стремления человечества должны быть обращены к Луне. Таков основной итог дискуссии, развернувшейся в научном мире после того, как 30 июня все мировые ленты новостей опубликовали новость о том, что японский зонд Кагуя помог ученым обнаружить на поверхности спутника Земли радиоактивный элемент уран.

Открытие стало для ученых поводом вновь вернуться к теме высокого энергетического потенциала Луны и той выгоды, которую человечество могло бы извлечь, как можно скорее приступив к колонизации спутника Земли. Первые теории на эту тему возникли еще в 1990-х, когда на фоне разговоров о подходящих к концу запасах нефти ученые отметили наличие на спутнике в огромных количествах изотопа гелия-3 - элемента, который стал бы прекрасным топливом для термоядерных электростанций. Одна тонна изотопа служит энергетическим эквивалентом 20 млн т нефти.

По словам Терри Джонса, эксперта по аэрокосмическим технологиям, открытие урана еще больше подстегнет интерес к Луне, ведь оно дает надежду на создание на ее поверхности полноценных АЭС. Ранее, рассказывает Джонс, эксперты уже определили, что колонисты смогут производить строительные кирпичи из лунного грунта, содержащееся в породах железо поможет создавать металлические конструкции, кремний пригодится для постройки солнечных панелей, а углерод и азот при определенных условиях станут основой для почвы, пригодной для сельского хозяйства.

Таким образом, Луна может оказаться самодостаточной колонией, которая практически не будет нуждаться в поддержке Земли, - наоборот, она будет работать на благо планеты. Помимо гелия-3 и только что открытого урана спутник может похвастать еще одним высокоэффективным источником энергии - солнечным светом. Ведь у него нет атмосферы, которая отклоняет и рассеивает солнечное излучение. Кроме того, там не бывает плохой погоды, что тоже облегчает "ловлю" солнечных лучей.

Теперь дело за конкретными проектами добычи на Луне топлива и энергии, а также транспортировки на Землю этого добра, способного избавить человечество от энергетического кризиса. И некоторые соображения на этот счет у ученых уже имеются.

Термоядерный век

Изотоп гелия-3 выступает наиболее привлекательной стороной колонизации Луны, и о нем ученые говорят чаще всего. Как раз с транспортировкой тут проблем не будет. Дело в том, что для полного энергетического счастья много этого вещества, которое может служить топливом для термоядерных реакторов, и не требуется.

В NASA подсчитали, что при реакции одной тонны изотопа гелия-3 и 0,67 т изотопа водорода, дейтерия, высвобождается просто чудовищное количество энергии, эквивалентное сгоранию 20 млн т нефти. 1 кг изотопа может выделить 20 МВт/ч энергии, чего вполне хватит для освещения крупного мегаполиса на протяжении целого года.

Академик Российской академии наук Эрик Галимов подсчитал: для того чтобы обеспечить все человечество энергией на календарный год, достаточно нескольких полетов кораблей общей грузоподъемностью около 30 т. "Затраты на доставку лунного термоядерного топлива в конечном итоге обойдутся в десятки раз дешевле, чем стоимость энергии, которую сейчас вырабатывают атомные электростанции", - утверждает российский ученый. Даже несмотря на дороговизну запуска кораблей и преодоления 384 тыс. км, разделяющих Землю и ее спутник.

По оценкам экспертов NASA, на Земле вряд ли наберется и одна тонна изотопа, в то время как на Луне, по предварительным оценкам, есть не менее 10 млн т этого вещества. Источником его образования служит солнечный ветер - поток ионизированных частиц из короны Солнца. На Земле от этой смертоносной радиации все живое защищают атмосфера и магнитное поле планеты. На Луне же таких препятствий нет, и солнечный ветер на протяжении миллиардов лет свободно достигал поверхности, где и образовались запасы изотопа гелия-3.

В связи с этим некоторые ученые называют приблизительную стоимость 1 кг изотопа на уровне $ 1 млрд. И даже при такой стоимости энергоэффективность вещества достаточна для того, чтобы отбить расходы на его доставку. "Одна тонна [изотопа гелия-3] обойдется в $ 1 млрд, а теперь подсчитайте, сколько будут стоить 20 млн т нефти, - говорит Терри Джонс. - Особенно лет через 20-30, когда нефть будет заканчиваться и цены на нее взлетят".

По большому счету осталось решить две проблемы. Первая - добыча изотопа на Луне и доставка его на Землю. Вторая - его переработка, иными словами, создание термоядерной энергетики. В данный момент человечество ближе к решению второй проблемы благодаря многолетним работам по созданию токамаков в СССР и нынешнему строительству Международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР) во Франции.

По мнению крупных экспертов в этой области, например председателя совета ИТЭР Кристофера Ллевелина Смита, до наступления эры термоядерной энергетики осталось всего одно-два десятилетия. И это притом, что разработчики ИТЭР (а проект создавался еще в 1980-х) не думали о гелии-3, а рассматривали в качестве основного топлива для термоядерных реакций изотопы водорода - дейтерий и тритий.

Допустим, в скором времени земная энергетика будет готова перерабатывать волшебное топливо в энергию, однако какие усилия потребуются для организации его добычи? Вот здесь на выручку людям придут другие полезные ископаемые, найденные на Луне.

Подручные материалы

Джеральд Кальцински, ученый из университета Висконсина, приводит простейший рецепт снятия США с пресловутого нефтяного крючка. "Если бы мы могли посадить на Луне шаттл, загрузить его гелием-3 и вернуть на Землю, мы бы обеспечили всю Америку необходимой энергией на целый год", - говорит ученый.

На словах это звучит достаточно просто, однако на практике добытчиков волшебной субстанции ждут некоторые затруднения. Хотя изотоп содержится в поверхностных слоях грунта, он, образно говоря, не валяется под ногами. Для его извлечения потребуется некая технология. Так, Галимов предлагает создать нечто наподобие бульдозеров, которые будут нагревать грунт и затем "сгребать" изотоп с поверхности.

Если эта технология окажется эффективной, добытое вещество предстоит где-то хранить и перегружать на корабли для отправки на Землю. Соответственно, этим кораблям необходимо место для посадки. "Бульдозерам" также необходимо техническое обслуживание. То есть речь идет о полноценной лунной базе, которая будет осуществлять все эти работы.

Базу нужно будет из чего-то построить и питать какой-то энергией. Ведь гелий-3 может перерабатываться только в термоядерных реакторах, которые еще предстоит построить на Земле. Значит, базе предстоит получать энергию из других источников.

Со строительными материалами на спутнике все в порядке. Грунт можно плавить и заливать в литейные формы, получая таким образом строительные кирпичи. Железо, алюминий и титан, также присутствующие там, помогут в производстве металлических конструкций.

Ранее ученые предполагали, что источник электроэнергии на Луне может быть лишь один — Солнце. В отсутствие атмосферы добыча энергии из солнечного света будет намного более эффективной, чем на Земле.

Но это не единственный плюс. Несколько лет назад группа ученых из университета Хьюстона (штат Техас) во главе с Алексом Фрейндлихом предложила собирать на спутнике Земли роботы-вездеходы, способные конструировать фотоэлементы из лунной пыли.

Пыль в обилии содержит двуокись кремния, железо, алюминий и магний, благодаря чему из нее можно сделать стеклянную основу, а затем покрыть веществами, вырабатывающими ток от фотоэффекта. Значит, для массового производства солнечных батарей с Земли понадобится привести только отдельные компоненты - сами батареи можно будет собрать на месте.

Количество таких батарей может быть практически неограниченным. Предвидя такое развитие технологий, в свое время российский нобелевский лауреат Николай Семенов предсказывал, что Луна станет первой внеземной электростанцией - огромные площади на спутнике можно будет покрыть солнечными панелями, которые смогут генерировать колоссальные объемы энергии. Эта энергия будет питать базу и обеспечивать все нужды местной промышленности, например добычу изотопа гелия-3.

Некоторые ученые пошли еще дальше и предлагают вариант транспортировки полученной солнечной энергии на Землю. Правда, в первом приближении идея выглядит фантастичной - предлагается построить на Луне преобразователи энергии и передавать ее на Землю в виде сконцентрированного луча с длиной волны 12 см, что позволит лучу без потерь проходить сквозь земную атмосферу.

Июньское открытие японских ученых, обнаруживших на Луне уран, делает спутник еще более привлекательным для колонизации. По мнению аналитиков авторитетного ресурса Space.com, современные технологии позволят без особых проблем построить там атомные электростанции, работающие на уране. Пока рано говорить о том, можно ли будет производить энергию в таких количествах, чтобы был смысл задумываться о ее транспортировке на Землю. Но обеспечить лунные базы энергией местные АЭС, очевидно, смогут.

Чтобы в этом убедиться, ждать осталось недолго. Лунная гонка постепенно набирает обороты. О своих планах постройки баз на спутнике твердо заявили США, Россия, Китай и Индия. В качестве сроков все они указывают промежуток времени между 2020-м и 2030 годом.

Эта статья опубликована в №25 журнала Корреспондент от 10 июля 2009 года.

Если вы заметили ошибку, выделите необходимый текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить об этом редакции.
powered by lun.ua
Loading...

Корреспондент.net в cоцсетях