Почти бесконечная энергия. На Луне снова собираются добывать гелий-3 — уже в 2030 году

26 154
22 июня 2024 в 8:00
Источник: Сергей Сергеев. Фото: Кадр из фильма «Луна 2112»

Почти бесконечная энергия. На Луне снова собираются добывать гелий-3 — уже в 2030 году

Источник: Сергей Сергеев. Фото: Кадр из фильма «Луна 2112»

Гелий-3 — какой-то полумифический изотоп. Многие о нем знают, как и о его перспективах в энергетике, однако на практике применение он находит лишь в очень узких областях и лабораториях. Человечество же лелеет мечту использовать гелий-3 в качестве источника энергии — почти бесконечной, если сравнивать с другими доступными вариантами землянам. Предполагается, что этого стабильного изотопа гелия предостаточно на Луне, остается лишь добыть его и транспортировать на Землю. А там дело за малым — спроектировать и собрать подходящий реактор.

Весной 2024 года о планах в ближайшем будущем начать разработку на Луне заявил американский стартап Interlune. Он не первый, так как еще в 2006 году глава российской РКК «Энергия» озвучил аналогичное намерение с перспективой начала поставок гелия-3 в 2015-м, а затем и промышленной его добычи. Все это стало бы возможным благодаря развертыванию на естественном спутнике Земли постоянной лунной базы. Планам не суждено было сбыться, хотя к ним то и дело возвращались — как государственные, так и частные компании.

Звучала и критика: российский же ученый Лев Зеленый заявил о том, что смысла добывать этот изотоп нет. По его мнению, высказанному около семи лет назад, ажиотаж вокруг гелия-3 был создан ради привлечения внимания к Луне: эдакий маркетинг для продвижения и финансирования проектов.

А с учетом возможных объемов содержания гелия-3 в реголите (лунном грунте), считает Зеленый, экономически невыгодно создавать сложную инфраструктуру как на Луне, так и на Земле. Более того, появляются и технологические преграды: для получения энергии потребуются реакторы нового поколения, способные удерживать высокотемпературную плазму под контролем. Такое мнение задолго до Зеленого высказывали и западные физики.

рефлектор Ньютона, диаметр: 130 мм, фокусное расстояние: 900 мм, относительное отверстие: 1/6.9, экваториальная (EQ) монтировка, окуляры 10 мм/25 мм
ахроматический рефрактор, диаметр: 70 мм, фокусное расстояние: 500 мм, относительное отверстие: 1/7.2, азимутальная (AZ) монтировка, окуляры 10 мм/25 мм
Выбор покупателей
ахроматический рефрактор, диаметр: 50 мм, фокусное расстояние: 600 мм, относительное отверстие: 1/12, азимутальная (AZ) монтировка, окуляры 4 мм/12.5 мм/20 мм

Вероятно, в Interlune ситуацию видят как-то иначе. Компания была зарегистрирована в 2022 году, однако до последнего времени оставалась в тени. Основателями стартапа стали бывшие топ-менеджеры аэрокосмической фирмы Blue Origin Джеффа Безоса, имеющие за плечами по паре десятков лет инженерной работы в космической сфере: Роб Мейерсон и Гэри Лэй. Также в состав входит Индра Хорнсби, адвокат и юридический советник, работавшая в BlackSky и Spaceflight Industries и занимающая должность вице-президента в Rocket Lab; Джеймс Антифаев, работавший в Loon, Spaceflight и Maxar.

Замыкает список «топов» 88-летний Харрисон Шмитт, американский геолог и астронавт, побывавший на Луне в рамках миссии «Аполлон-17». Он, кстати, один из давних сторонников идеи получения гелия-3 с лунной поверхности и извлечения из изотопа гелия энергии. Для проверки своей гипотезы Шмитт построил в Fusion Technology Institute компактный реактор, однако успеха не добился.

Харрисон Шмитт на Луне. Фото: European Space Agency

По прошествии почти трех лет редко прерываемого молчания Interlune сообщила о получении инвестиций в размере около $18 млн. Не так много с учетом амбициозных планов, что никого не смущает. Может, слова технического директора стартапа Гэри Лая в октябре 2023 года приняли всерьез: «Мы собираемся стать первой компанией, которая ведет разработку полезных ископаемых на Луне для использования здесь, на Земле».

Оптимистично смотрит в будущее и глава Interlune Роб Майерсон. По его мнению, ситуация обстоит так, что добыча ископаемых на Луне стала оправданной как с точки зрения экономики, так и технологически возможной.

И да, самое важное во всем этом деле — технология, о которой как раз широкой публике и не рассказывают. Есть лишь небольшие выдержки о некоторых сферах применения. Так, сырье намерены «сортировать по размеру частиц, разделяя на потоки, что позволит получить ресурсы для извлечения из грунта кислорода, материалов для 3D-принтеров (видимо, речь о возведении зданий) и так далее». Это позволит отделять друг от друга лед, например, минералы, металлы и так далее — для их использования на месте или отправки на родную планету.

Причем сроки стартап озвучил не астрономические: планируется развернуть пилотную фабрику на Луне уже к 2028 году, а приступить к коммерческой деятельности уже в 2030-м. Звучит почти так же невероятно, как отправка пилотируемого полета к Марсу, однако исключать успех нельзя.

Тем более уже на 2026 год (называют и 2025-й, но это вряд ли) Interlune запланировала транспортировку на Луну прототипа робота, который попробует добыть немного гелия-3. Машина пробудет на поверхности спутника года два, где в течение пары недель лунного дня будет заниматься добычей, а лунной ночью — «спать». В случае успеха стартап подготовит к отправке экскаватор побольше. Судя по предварительным оценкам, даже небольшого объема добытого и возвращенного на Землю газа окажется достаточно, чтобы окупить рисковое предприятие.

Для добычи значимых объемов гелия-3 потребуется перелопатить (в прямом смысле слова) многие и многие тонны реголита: даже на Луне содержание изотопа гелия невелико, хоть значительно и превосходит показатели земного грунта. Причина в том, что занесенный на спутник солнечным ветром гелий-3 «оседает» в местной почве, а в случае с Землей его блокирует магнитосфера. Потому добыча изотопа на соседнем космическом теле возможна и выгодна. Предположительно. Конечно, куда выгодней (снова предположительно) добыча гелия-3 из атмосферы планет-газовых гигантов — того же Юпитера, однако это уже совсем отдаленное будущее.

След в реголите. Фото: NASA, миссия «Аполлон-11»

Отчасти есть надежда на программу NASA Artemis («Артемида»), реализация которой уже началась, первый пилотируемый полет к Луне может состояться в ближайшие пару лет. Американское аэрокосмическое агентство вкладывает значительные средства в Artemis, поэтому вряд ли от программы откажутся. Именно в рамках программы Artemis и планируется отправить робота Interlune — брать пробы и пытаться добыть гелий-3.

Чтобы получить гелий-3, Interlune должна придумать эффективную технологию его извлечения из породы, мало похожей на ту, что мы видим на нашей планете. Затем нужно придумать не слишком затратный способ по доставке ресурса на Землю. Здесь, в свою очередь, должны быть технологии по переработке и использованию всего добываемого объема изотопа на протяжении длительного времени. Если какой-то из этих аспектов проигнорировать, вся кампания пойдет насмарку. Помимо гелия-3, на Луне можно добывать что-то дополнительно, однако, по словам Роба Мейерсона, изотоп гелия — единственный «актив» Луны, который экономически целесообразно разрабатывать в настоящее время.

По расчетам, на Луне может находиться от одного до трех миллионов тонн гелия-3. Практически весь он сосредоточен в верхних слоях реголита, что и делает его лакомым кусочком для будущих старателей. На Земле, для сравнения, следы гелия-3 находятся в глубоких слоях грунта, однако значительную часть представляют отходы работы атомных реакторов, распада трития и некоторых других процессов.

Гипотезу о существовании гелия-3 предложили еще в 1934 году, спустя примерно пять лет существование изотопа подтвердили. Проводилось немало исследований, в 1986 году ученые из Университета Висконсина подсчитали, что затраты на добычу энергии из гелия-3 в 250 раз меньше, чем затраты на его добычу на Луне и доставку на Землю. Видимо, это и поддерживает жизнь в «гелиевой лихорадке».

Interlune придется постараться. Сейчас сложно говорить об объемах переработки реголита, но это могут быть сотни и тысячи тонн на грамм гелия-3. И та технология стартапа, которая необходима для сбора, остается пока засекреченной — видимо, в ней весь сок.

Сейчас цена за грамм «чистого» гелия-3 превышает $30 тыс., за год в мире расходуют около полукилограмма этого изотопа. Он востребован в производстве сверхчувствительных приборов (атомная индустрия, медицина, квантовые системы) и для достижения сверхнизких температур. Возможный рынок гелия-3 оценивают в $400 млн, однако он может расти. Священным же Граалем является технология, которая позволит использовать гелий-3 для термоядерного синтеза — «чистого» и условно бесконечного источника энергии (на пару тысяч лет человечеству хватит). Правда, для этого придется добиться практически 100% КПД, что вряд ли осуществимо в обозримом будущем.

Фото: Bob Mumgaard/MIT

Технологические преграды мешают использовать гелий-3 как компонент «бесконечного» топлива: в первую очередь это необходимость поддержания в реакторах чрезвычайно высоких температур, пока достижимых лишь на очень короткий промежуток времени в лабораторных условиях. Существует также предположение, что добычу энергии на Луне можно рассматривать в контексте развертывания там постоянной базы — получать гелий-3 для базы, а не для транспортировки на нашу планету.

Interlune не раскрывает всех подробностей проекта, но за лунным гелием-3 «охотятся» (или намерены) также Китай и Индия. Пока же все это выглядит если не прожектом, то фантастикой, описанной в фильме «Луна 2112» режиссера Дункана Джонса.

отдельностоящий, полный No Frost, электронное управление, класс A+, полезный объём: 357 л (211 + 125 л), зона свежести, перенавешиваемые двери, автодоводчик дверей, складная полка, подвесной контейнер, подставка-лоток для бутылок, лоток для яиц, масленка, 59.5x66x206.8 см, нержавеющая сталь
Выбор покупателей
Onlíner рекомендует
отдельностоящий, без No Frost, механическое управление, класс A, полезный объём: 173 л (131 + 42 л), перенавешиваемые двери, лоток для яиц, ершик для чистки, 54.5x57.2x142.5 см, белый
Выбор покупателей
отдельностоящий, полный No Frost, электронное управление, класс A+, полезный объём: 305 л (211 + 94 л), зона свежести, перенавешиваемые двери, лоток для яиц, 59.5x66x186.8 см, белый

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ga@onliner.by