Я читал научно-фантастический роман «Предел» Франка Шетцинга. На нем изображено ближайшее будущее с полезным синтезом гелия-3, а американцы и китайцы бьются локтями о добыче гелия-3 на Луне, большие роботы зачерпывают и перерабатывают лунный грунт. В какой-то момент один из персонажей сделал некоторые расчеты, предполагая определенную скорость роста населения и определенный рост потребности в энергии, и решил, что если всю поверхность Луны обработать, то этого хватит на 700 лет. Тогда нам пришлось бы искать другой источник.
Он обсуждался как невозобновляемый ресурс. Но солнце все еще светит, дуя солнечный ветер. И какой бы гелий-3 ни был связан на поверхности, я предполагаю, что он должен рассеиваться и в любом случае должен постоянно пополняться. Казалось, что это должно быть возобновлено в конце концов. Но я не нашел обсуждения этого.
Интересный вопрос!
Быстрая проверка введения Helium-3 в Википедии говорит:
Считается, что содержание гелия-3 на Луне больше, чем на Земле, поскольку он был встроен в верхний слой реголита солнечным ветром в течение миллиардов лет, хотя его содержание все же меньше, чем в газовых гигантах Солнечной системы.
но не будем считать, что Википедия - последнее слово по теме.
Согласно данным НАСА об изотопном и изотопном содержании в солнечном ветре; Приглашенный обзор Йоханнеса Гейсса:
Apollo 11 Apollo 12
flux in cm^-2 sec^-1
He4 - Flux 6.2 +/- 1.2 × 10^6 8.1 +/- 1.0 × 10^6
He3 - Flux 3.3 +/- 0.7 × 10^3 3.3 +/- 0.4 × 10^3
3300 атомов/сек/см^2 — это 0,0005 моль/сек на поверхности Луны, что составляет около 16 000 моль/год или около 49 кг/год.
Согласно выписке Глобальной инвентаризации гелия-3 в лунных реголитах, оцененной многоканальным микроволновым радиометром на лунном спутнике Chang-E 1 :
Мировой запас 3He оценивается в 6,6×10⁸ кг; 3,7 × 10⁸ кг для ближней стороны Луны и 2,9 × 10⁸ кг (660 миллионов кг) для обратной стороны Луны.
При скорости 49 кг/год при 100% эффективности улавливания потребуется около 13 миллионов лет, чтобы достичь в общей сложности 6,6 × 10⁸ кг. Номинальная скорость солнечного ветра порядка 100 км/сек, например, соответствует кинетической энергии гелия-3 около 50 эВ, так что мы можем думать о захваченных атомах как об «имплантированных» на несколько нанометров или больше вглубь любой поверхности, на которой они были обнаружены первыми. ударов, что является довольно мелким и деликатным местом для атома благородного газа.
Поэтому было бы наивно думать, что для пополнения лунного гелия-3 потребуется всего порядка 13 миллионов лет, поскольку существует несколько конкурирующих процессов. Гораздо более высокий поток протонов в солнечном ветре, космических лучах и микрометеоритах может нарушить реголит и высвободить захваченные благородные газы, такие как гелий, а атомы со скоростью убегания могут вернуться в космос.
Так что ответ, вероятно, находится между десятками миллионов и каноническими, в стиле Сагана, «миллиардами» лет.
Доктор Шелдон
Грег