Гелий-3 — это вещество, очень полезное для ядерного синтеза, которое может генерировать много энергии. К сожалению, на Земле его не так много, но на Луне его можно перерабатывать из основных лунных пород. Скажем, мы придумали, как добывать большое количество материала в относительной безопасности, но нам все еще нужно перерабатывать камень в гелий-3. Где лучше всего это сделать, на самой Луне или на Земле? Соотношение лунных камней и гелия-3 не такое впечатляющее ( согласно Popular Mechanics участок площадью три четверти квадратной мили на глубине около 9 футов содержит около 220 фунтов гелия-3).), а перемещение достаточного количества лунных пород на Землю для обработки довольно дорого. Перемещение обработанного гелия-3 обратно на Землю потребовало бы гораздо меньше перемещений на космических кораблях. Однако для его обработки на Луне потребуются средства и знания.
Итак, что является более жизнеспособным вариантом: переместить все лунные камни обратно на Землю и обработать их здесь, или провести обработку на Луне и переместить сюда гелий-3?
Скорее всего, Луна была бы гораздо лучшим местом. Как вы сказали, 220 фунтов гелия-3 в массе многих тонн породы делают так, что даже несколько тонн оборудования, которое будет сброшено на Луну, значительно снизит цену его возвращения домой. Поднять 220 фунтов с Луны, чтобы вернуться на Землю, относительно легко, это делали все миссии Аполлона, а затем и некоторые. Какая масса содержится в этих 3/4 квадратной мили и глубине 9 футов? Что ж, плотность лунного реголита составляет около Объем 3/4 квадратных миль глубиной 9 футов составляет , или около 6 500 000 метрических тонн! Я даже не могу себе представить, какая мощность ракеты потребуется, чтобы поднять такую массу!
Я подозреваю, что оборудование для обработки породы и мощность составят, может быть, 100 тонн, если не чуть больше. Даже если я ошибаюсь в 100 раз, гораздо дешевле перерабатывать гелий-3 на Луне, чем возвращать камни на Землю. Согласно этой статье , главное, что необходимо для разделения, это нагрев породы до 600 °C, что не требует большого количества дорогостоящего оборудования.
Далее, есть ли что-то унаследованное от других лунных камней , что было бы ценным? Не совсем. Большая часть его похожа на состав на Земле, включая несколько больше алюминия и вулканических пород. Кроме того, Луна очень сухая.
Другой аргумент заключается в том, что отфильтрованный лунный камень затем можно использовать для создания структур на Луне, что, вероятно, еще больше упростит дальнейшую обработку в будущем.
Здесь два больших «если». ЕСЛИ мы достигли жизнеспособной коммерческой термоядерной энергии (кроме Солнца), и ЕСЛИ Гелий-3 был неотъемлемой частью этого процесса. Но ради аргумента скажем, что гелий-3 — это термоядерное топливо будущего.
Я процитирую комментарий Джона Шиллинга из блога Рэнда Симберга Transterrestrial Musings.
Добыча гелия-3 на Луне просто не проходит арифметический тест. Самая высокая концентрация 3He, когда-либо зарегистрированная в лунном реголите, составляет пятнадцать частей на миллиард, и процесс, посредством которого он откладывается, по своей природе устойчив к геологической концентрации. Если предположить, что кому-то удастся изобрести термоядерный реактор 3He, работающий с КПД 50% (смех), это означает, что чистая выходная энергия составит 4,5E6 джоулей на килограмм высококачественного реголита. Выход энергии килограмма угля самого низкого сорта, сжигаемого в хорошей поршневой паровой машине 19 века, составляет около 4,5E6 джоулей на килограмм. И это не изменится, если вы замените уголь сухим торфом. Итак, предложение состоит в том, чтобы создать огромную горнодобывающую инфраструктуру на Луне и изобрести принципиально новый тип двигателя, подкрепленный пятидесятилетними невыполненными обещаниями, ради источника энергии примерно такого же качества, как сжигание полноценной грязи в устаревшем уже более века двигателе. И нет, этот анализ существенно не изменится, если мы включим доступные запасы или воздействие на окружающую среду. Я понимаю, что вы отчаянно хотите верить, что в космосе можно разбогатеть, как только скафандры увидят свет и принесут деньги. Хорошая новость в том, что это, вероятно, правда. Но в список великих богатств, которые можно получить в космосе, не входит лунный гелий-3 (или гелий-4, если уж на то пошло). Цифры не складываются, что бы ни говорили статьи в глянцевых журналах, а математика побеждает веру. Я понимаю, что вы отчаянно хотите верить, что в космосе можно разбогатеть, как только скафандры увидят свет и принесут деньги. Хорошая новость в том, что это, вероятно, правда. Но в список великих богатств, которые можно получить в космосе, не входит лунный гелий-3 (или гелий-4, если уж на то пошло). Цифры не складываются, что бы ни говорили статьи в глянцевых журналах, а математика побеждает веру. Я понимаю, что вы отчаянно хотите верить, что в космосе можно разбогатеть, как только скафандры увидят свет и принесут деньги. Хорошая новость в том, что это, вероятно, правда. Но в список великих богатств, которые можно получить в космосе, не входит лунный гелий-3 (или гелий-4, если уж на то пошло). Цифры не складываются, что бы ни говорили статьи в глянцевых журналах, а математика побеждает веру.
Итак, огромный объем и масса реголита, содержащего лишь незначительное количество гелия-3.
Чтобы ответить на ваш вопрос, было бы дешевле добывать гелий-3 на Луне. Это сэкономило бы транспортные расходы на доставку гор массы на поверхность земли.
Но я не думаю, что гелий-3 когда-либо станет экономическим стимулом для освоения Луны.
Привлекательность синтеза 3 He-D заключается в отсутствии нейтронов, которые тратят энергию впустую (будучи незаряженными и все такое, вы не можете собрать их энергию), а когда нейтроны сталкиваются с реактором, они делают сам реактор радиоактивным (так «легко DT-синтез создает ядерные отходы).
Лунный 3He можно получить, в основном, собирая реголит и обжигая его, чтобы высвободить имплантированные солнечным ветром газы, прилипшие к зернам ильменита в лунном реголите. Лучше всего это делать на Луне, а не где-либо еще, так как редкость 3He в лунной мелочи означает, что вам придется транспортировать огромные массы материалов для обработки в другом месте.
В книге Джона С. Льюиса «Разработка неба» это обсуждается более подробно.
Гелий-3 НЕ является веществом, которое очень полезно для ядерного синтеза. По крайней мере, не искусственный синтез.
Самая простая ядерная реакция при самой низкой энергии — это дейтерий, тритий, и это все еще далеко от безубыточности, несмотря на десятилетия и потраченные миллиарды долларов.
3Слияние гораздо сложнее.
Кен Фабиан