Луна как важнейший энергетический 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).
Чистая электроэнергия Луны — три способа получения
Климат Земли меняется, и не заметить это невозможно даже при очень большом желании. Чтобы остановить или даже просто замедлить этот процесс,человечество должно прекратить закачивать такое количество парниковых газов в атмосферу. В течение следующих нескольких десятилетий надо добиться того, чтобы вся электроэнергия была «чистой», то есть добывалась из возобновляемых источников. Здесь, на Земле, их довольно много, но было бы разумно рассмотреть все возможные варианты, даже те, которые могут показаться безумными. Добыча электроэнергии с помощью Луны — как вам такая идея?
Самособирающиеся солнечные панели с лазерными пушками
Самое интересное, что, согласно некоторым исследованиям, наш спутник действительно может помочь решить эту проблему. На Луне невероятное количество бесплатной энергии, гигантским потоком изливающейся из Солнца.
Самособирающиеся солнечные панели
Каждый квадратный метр пространства на орбите Земли получает 1.36 кВт/ч энергии. Если бы мы могли использовать весь этот объём, то полностью бы удовлетворили все свои проблемы, но тут всё не так просто. К тому времени,когда солнечный свет проходит сквозь атмосферу и попадает на поверхность, он теряет до 75% свой энергии. Более того, большинство солнечный батарей,имеющихся сегодня, способны превратить в электричество лишь 20% из доходящих до них 340 ватт. И, естественно, всё это работает лишь в течение светового дня.
Большую часть этих препятствий можно обойти, отправив панели батарей в космос, где они смогут получать 100% солнечного потока круглосуточно и круглогодично. Но, даже если использовать для этой цели многоразовые ракеты,это всё равно будет дорого — слишком большую массу нужно поднять. С Луной в этом плане проще.
Любая точка поверхности нашего спутника находится в тени в течение половины месяца, поэтому размещать непосредственно на ней солнечные электростанции нецелесообразно. Однако можно, как предлагают некоторые учёные,построить на Луне роботизированный завод по производству солнечных панелей. Он может добывать все необходимые материалы, вроде того же реголита, на поверхности. После этого его продукция будет отправляться в космос, а с Луны,где гравитация гораздо слабее, это делать удобнее и дешевле, чем с Земли. После этого полученную энергию можно передавать на планету посредством микроволн. Всё- миссия выполнена. Все довольны, мир спасён. Беда лишь в том, что самособирающиеся солнечные панели с лазерными пушками — это пока чистая научная фантастика.
Гелий-3 для термоядерных реакторов
Гелий-3 как источник для термоядерных реакторов
Ещё в начале 50-х годов прошлого века физики-ядерщики считали, что атомные станции этого типа покроют планету максимум через пару десятилетий. Но, как оказалось, несложную концепцию ядерного синтеза почти невозможно реализовать на практике. Мы умеем получать контролируемую термоядерную реакцию,но для её запуска и управления требуется больше энергии, чем даёт она сама.Сами понимаете — источник чего бы то ни было, который берёт больше, чем отдаёт,никому не нужен. Но, если бы нам удалось добиться положительного баланса, а работы в этом направлении продолжаются несмотря ни на что, то для этих реакторов потребовалось бы топливо.
В принципе, здесь можно использовать любые элементы, однако учёных более всего интересует гелий-3, у которого на один нейтрон меньше, чем у обычного. Если его смешать с дейтерием, подвидом водорода, получится топливо с одним замечательным свойством, которое называется «отсутствие радиоактивных отходов». Проблема лишь в том, чтобы достать нужные ингредиенты. Дейтерий вполне можно добывать в океане, а вот с гелием-3 всё гораздо сложнее. Достигнув поверхности Земли или Луны, он мгновенно «испаряется» — это очень лёгкий элемент, гравитация не может удержать его. Но, если у нас это истощаемый источник, то на нашем спутнике — возобновляемый. По той причине, что солнечный ветер содержит его в большом количестве.
Магнитное поле Земли отводит от нас большую часть звёздного излучения,но на Луне этого защитного механизма нет, поэтому оно постоянно обрабатывает её. В результате гелий-3 скапливается в верхних слоях поверхности. Что это значит? Мы можем наладить добычу этого элемента! Но и тут не всё так гладко.Чтобы получить всего один грамм гелия-3, нужно переработать 150 миллионов тонн лунного грунта. Может быть, это и легче, чем построить полностью автоматический завод по производству солнечных панелей, но явно ненамного.
Приливные электростанции
Отвлечёмся от явной фантастики. Луна уже даёт нам электричество — с помощью приливов. Их природу мы изучаем ещё в школе — та часть Земли, которая находится ближе к нашему спутнику, испытывает большее её притяжение, чем те,что находятся дальше. Это вызывает колебания уровня океана на многих побережьях планеты. Так как воды в нём много, то и энергии, которую можно извлечь, тоже предостаточно.
Приливные электростанции
Конструкторы и инженеры на данный момент времени освоили два хитрых способа её получения. Во-первых, это приливные плотины — своеобразные ворота,через которые прогоняются океанские воды. Они пропускают поток в одном направлении, а потом, когда он начинает идти обратно, ему приходится вращать турбины, генерируя электричество. Некоторые из этих конструкций умудряются получать энергию дважды — при движении воды и в одну, и в другую сторону.Подобные электростанции уже используются в Канаде, Китае, Франции, России и Южной Корее.
Луна как важнейший энергетический источник
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Луна – энергетическая кладовая Земли
Сорок лет назад советский космический аппарат доставил на Землю первую пробу лунного грунта. Сегодня «лунная гонка» вновь набирает обороты. Почему интерес к ночному светилу Земли не ослабевает до сих пор? Что скрыто в недрах Луны? Чем ее ресурсы могут быть полезны землянам?
Совместный спецпроект радиостанции «Голос России» и студии «Роскосмос» (Федерального космического агентства).
Лунные проекты России
Сорок лет назад 24 сентября мягкую посадку совершил автоматический межпланетный аппарат «Луна-16». С его помощью на Землю доставили почти сто граммов лунного грунта, взятого в районе Моря Изобилия.
Вспоминает Арнольд Селиванов, заместитель генерального конструктора корпорации «Российские космические системы»: «Мы не могли привезти это с помощью обычных человеческих экспедиций. Это была очень тяжелая, трудная и сложно поднимаемая, прежде всего, по финансовым соображениям, работа. А создать аппарат, который мог бы взять пробу грунта и вернуть его на Землю, мы могли. Это коллективное творчество. Когда ставится задача, обычно собираются ученые. Такой коллектив, не только ученых, был, и возглавлялся он Мстиславом Келдышем, президентом Академии наук. Он курировал все это направление».
В лунных породах ученые Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН (ГЕОХИ) обнаружили свыше двадцати видов редких металлов, соединений и минералов, большая часть которых не встречается на Земле. А в поверхностном слое лунного реголита были разведаны гигантские запасы редкого изотопа гелия-3, килограмм которого на Земле стоит миллионы долларов.
Говорит Игорь Бармин, генеральный директор ФГУП «Конструкторское бюро общего машиностроения»: «Сейчас особенно сильно обсуждается проблема использования ресурсов Луны, в том числе и для обеспечения энергетических потребностей Земли. Говорят и об использовании изотопа гелия-3, который на Земле, как известно, в промышленных объемах практически отсутствует. По оценкам ученых, в должных количествах он присутствует на Луне».
Свои планы по освоению Луны есть у всех ведущих космических держав. Для ученых лунная база стала бы уникальным местом для проведения исследований в области планетологии, астрономии, космологии, космической биологии. Дальнейшее изучение лунной коры может дать ответы на важнейшие вопросы об образовании и эволюции Солнечной системы. Могут появиться и новые космические профессии, считает летчик-космонавт Валерий Поляков.
Россия не должна оставаться в стороне от этих проектов. Доставка гелия-3 с Луны может стать реальностью уже через 30-40 лет. Но для этого работы надо начинать уже сегодня, уверен академик Российской академии наук Эрик Галимов.
Интервью
Кулаковская: Здравствуйте. В этом выпуске нашей программы мы расскажем все, что знаем о лунном грунте. Тем более что для этого есть подходящий повод. Ровно 40 лет назад советская станция «Луна-16» доставила на Землю 101 грамм лунного вещества.
Конечно, мы были в этом не первыми. Американцам на год раньше удалось привезти грунт с Луны. Но научная ценность наших скромных 100 граммов была не менее велика, поскольку образцы были взяты в районе Моря Изобилия, изрядно удаленном от мест посадки двух «Аполлонов». Таким образом, СССР наравне с США смог участвовать в непосредственных исследованиях лунного грунта.
Изучать реголит было поручено геохимикам института имени Вернадского. И у нас в гостях один из ведущих сотрудников ГЕОХИ РАН Андрей Валерьевич Иванов, который своими руками лично вскрывал капсулу с лунным веществом, и, кстати, говорят, сделал это так, что авторитетные американские коллеги, осмотрев и оценив советские образцы, потребовали показать эти руки.
Андрей Валерьевич, я знаю, что вы были одним из тех, кто встречал аппарат «Луна-16» с капсулой, в которой были пробы лунного вещества, и это событие совпало с вашим днем рождения.
Иванов: Это был прекрасный подарок, конечно.
Мы много читали о лунном реголите, потому что примерно за год до нас американцы, экспедиция «Apollo-11», доставила это вещество. Но, вы знаете, лучше один раз увидеть, чем сто раз прочитать. Впечатление было совершенно новое.
Кулаковская: Как оно выглядело?
Кулаковская: То есть достали до Луны в буквальном смысле?
Кулаковская: Расскажите.
Иванов: В первый день у нас было много посетителей, ученых. Приезжал Бабакин Георгий Николаевич, который оставил удивительное впечатление скромности и простоты общения. Помню, он сказал: «Ребят, давайте с вами сфотографируемся». Мы, конечно, с удовольствием, но на следующий день пришел начальник 1-го отдела и сказал: «Мужики, фотографии придется отдать». Мы понимали, и отдали. Так что фотографий у нас не осталось, но память.
Кулаковская: В архивах КГБ, наверное, есть.
Иванов: Каждое ведомство должно заниматься своим делом.
Кулаковская: Это некое порошкообразное вещество?
Иванов: Прежде всего хочу сказать одну вещь, что мы, исследователи России, работаем с веществом не только доставленным автоматическими станциями «Луна», «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24», но и имеем возможность изучать образцы экспедиции «Аполлон». У нас налажен контакт, обмен, причем бесплатный. Чтобы получить вещество у нас или в США, надо просто подать грамотную, обоснованную заявку. И, как правило, если есть возможность, вещество выделяется для исследований.
Узнали мы довольно много. Что такое лунный реголит? Это, как я уже сказал, переработанное, передробленное вещество, которое подверглось микрометеоритной бомбардировке, космическому излучению, солнечному излучению. Таким образом, помимо первичный лунных свойств (которые тоже чрезвычайно важны для нас), она несет и информацию о всех этих процессах и свойствах.
Но переработка выявила еще очень интересные факты, очень интересные свойства лунного вещества. Известно, что на Земле в условиях очень высокого содержания в атмосфере кислорода все вещество окисляется. Я не говорю о ржавчине, о рельсах, паровозах и других металлических конструкциях, которые просто рассыпаются. Но даже поверхности самых чистых блестящих веществ, золота (хороший пример сохранности и чистоты) тоже покрыты тончайшей пленкой окислов. Неожиданно выяснилось, что тончайшие поверхностные слои вещества толщиной в доли микрона, ангстремы, содержат металлическое железо, металлический кремний, титан, некоторые другие компоненты.
Вначале это был шок. Пришлось поработать. И удалось доказать, что под воздействием космического излучения происходит восстановление элементов пород Луны до металлического состояния. И еще одно. Вещество хранится в стерильных условиях, но при исследовании часть была вынесена на нашу атмосферу. Так вот в течение долгих лет эта металлическая фаза не исчезает. Образование связано с космическим излучением.
Почему это интересно для Земли и просто для нас? Имитация космического излучения, облучение каких-то изделии здесь, на Земле, сможет предотвратить образование оксидной пленки на поверхности. Конечно, паровоз и рельсы не затолкнешь в специальные излучатели, но какие-то мелкие детали, чистота которых (например, в контактах) чрезвычайно важна, могут быть подготовлены в земных условиях при имитации. Кстати, при исследовании этого явления мы имитировали, облучали поверхности, и это сохранилось надолго.
Кулаковская: Да, для науки это имеет большое значение.
Иванов: Надеюсь, что и для практики. Надеюсь, это может быть применено в нашей жизни. Но, как сказал великий Воланд в «Мастере и Маргарите», каждое ведомство должно заниматься своим делом. И мы должны выявлять свойства, должны показывать, информировать, а вот применять многие вещи мы просто не в состоянии.
Кулаковская: Есть ли у всего многообразия лунных пород какие-то общие признаки, по которым можно было бы отличить их от земных или других пород?
С другой стороны, показано, что в лунных породах, которых у нас мало, но которые мы можем исследовать из американских сборов, а американцы тоже очень интенсивно этим занимаются, существуют небольшие примеси воды. Так же показано, что эти породы, содержащие воду, прошли через достаточно глубокий цикл дифференциации (в какой-то степени земной), и те минералы, которые мы анализируем, образовались на поздних этапах, когда могло произойти уже отделение водосодержащих флюидов.
Можно предполагать, что глубинные участки лунных пород содержат воду в количествах, сопоставимых с тем, что наблюдается в земной мантии. Однако поверхностные породы практически сухие, этим сильно отличаются от земных поверхностных пород. Пожалуй, это основное отличие.
Кроме того, поверхностные породы несут следы глубокого космического излучения. Это следы частиц, которые присутствуют в космическом и солнечном излучении, которые проникают глубоко в структуру, оставляя там следы. И по этим следам можно что-то говорить о составе этого излучения. Причем не только по современным следам, но и более древним, поскольку поверхность Луны в основном сохраняется такой, какой она была миллиарды лет тому назад.
Кулаковская: А сейчас ведутся какие-то работы по изучению лунного грунта? Они продолжаются?
Иванов: Сейчас, конечно, эти исследования уменьшились в объеме. Для того чтобы возобновить интенсивные исследования лунных образцов, на мой взгляд, требуются либо новые идеи, либо новые образцы, либо новые методы. И сейчас есть новые идеи и результаты. Я говорил о находках следов в лунном веществе. Сейчас наблюдается сильный рост интереса к Луне. Пока в большой степени пересматриваются более детально даже старые данные, потому что из старых данных можно вытянуть многое.
Новости
«Роскосмос» выступил с идеей совместной защиты от астероидов и комет. Об этом на Международном астронавтическом конгрессе в Праге заявил руководитель Федерального космического агентства Анатолий Перминов.
Говорит Анатолий Перминов, руководитель Федерального космического агентства: «Эта задача не решается в масштабе одного государства. Ее нужно активно решать в масштабе всех государств, которые занимаются и которые не занимаются, а только будут заниматься космической деятельностью. Таких государств на нашей планете более 45. Надо говорить не только о космическом мусоре, а думать о противоастероидной опасности. И заниматься, видимо, надо в рамках ООН«.
К трехсотлетнему юбилею Михаила Ломоносова в ноябре Московский государственный университет запустит в космос уже третий собственный спутник. Ректор МГУ Виктор Садовничий на встрече с премьер-министром России Владимиром Путиным назвал эту программу амбициозной, аналогов которой в мировой университетской науке нет.
Первый спутник, созданный для МГУ, «Татьяна-1», был запущен в 2005 году. Он изучал физику радиационных поясов, космических лучей и ультрафиолетовых свечений в верхней атмосфере Земли.
Рассказывает Виктор Садовничий, ректор МГУ: «На второй день после запуска нашего спутника была самая мощная вспышка на Солнце за последнее время. Многие наблюдающие за этой вспышкой приборы на других спутниках вышли из строя, а спутник «Татьяна« зафиксировал масштабы этой вспышки полностью и сбросил нам информацию. Мы очень гордились, что на второй день он прошел такое испытание«.
Второй спутник университета, «Татьяна-2», был запущен в сентябре прошлого года. Он предназначался для изучения различных типов электрических разрядов в самых верхних слоях атмосферы, так называемых спрайтов, эльфов, гномов и других.
Наследник «Татьян», выполнивших свою работу, новый аппарат «Михайло Ломоносов», гораздо сложнее. Предыдущие спутники были аппаратами килограммового класса. На новом спутнике только полезная нагрузка составит 100 килограммов, а сам аппарат может весить до полутонны. «Ломоносов» будет отслеживать связь между высокоэнергичными процессами во Вселенной: гамма-всплесками, космическими лучами сверхвысоких энергий и атмосферными явлениями.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Будущее нашей планеты тоже зависит от Луны и вот почему:
По прогнозам некоторых ученых, к концу XXI века на земле могут закончиться нефть и газ. На луне есть уникальный источник энергии – гелий-три, который находится в верхних слоях лунного грунта. Одна тонна гелия заменяет по своим энергетическим возможностям 15 миллионов тонн нефти.
Гелий-три – экологически чистое сырье. Тонна гелия, с учетом добычи и транспортировки на землю, обошлась бы нам в 4 миллиарда долларов. 20 тонн лунного топлива обеспечило бы энергией всех жителей земли на целый год. Кроме гелия на нашем спутнике есть и другие полезные ископаемые – титан, железо, кремний. Ракеты в далекий космос удобнее всего запускать с Луны, на которой сила тяжести в шесть раз меньше, чем на земле. Строительство лунных баз, рудников и космодромов может начаться уже в XXI веке. При этом людям не придется вести запасы воды и кислорода с земли. На Луне есть вода, скрытая в верхних слоях грунта. Некоторые ученые даже называют Луну седьмым континентом…
А для чего вообще покорять Луну? Что полезного можно получить от этого мертвого каменного шара?
1. Горнообогатительные фабрики.
На Луне есть то, чего практически нет на Земле — изотоп гелия — гелий-3. Академик Евгений Велихов — главный на планете специалист по термоядерному синтезу и зачинатель программы ИТЭР, целью которой является построение первой опытной термоядерной электростанции, — несколько лет назад заявил вашему покорному слуге, что самым удобным топливом для будущих ТЯЭС является именно гелий-3. Эта реакция самая чистая, поскольку не дает никаких радиоактивных отходов.
В лунном грунте содержится до 36 г гелия-3 на тонну грунта. Это значит, что мы сможем добывать до 70 кг гелия-3 с одного квадратного километра Луны. Мало? Но на всем земном шаре наберется не более 500 кг этого редкого вещества. А на Луне его 500.000.000 тонн! И он там постоянно воспроизводится из-за бомбардировки поверхности Луны солнечным ветром… Впрочем, нам столько и не нужно: при сжигании в термоядерной топке всего 1 кг гелия-3 выделяется 19 МВт энергии. Таким количеством энергии можно освещать Москву в течении шести лет. А один «Буран» всего за сутки может долететь с Луны до Земли и привезти почти 20 тонн гелия-3 — сразу на несколько лет.
2. Гиперболоид на Луне
Есть еще один план, связанный с энергетикой — покрыть Луну, которая из-за отсутствия атмосферы сильно нагревается Солнцем, целыми полями солнечных батарей. Они будут вырабатывать электричество. Вопрос: как его передавать на Землю? Ответ: с помощью сфокусированного лазерного луча с длиной волны 10-12 см (такой луч не рассеивается при прохождении через атмосферу, стало быть, потери энергии будут минимальны). На Земле его принимают и преобразуют в электричество (например, посредством обычных пароустановок, которые стоят на каждой теплоэлектростанции). Тут главное не попасть под этот луч…
Кликабельно 4000 рх
3. Лунный «Хилтон»
Туризм — вот, как ни странно, одна из отраслей человеческой деятельности, которая сильно может помочь в освоении Луны. Лунные программы — вещь дорогостоящая, не всякое государство и даже союз государств может ее осилить. И здесь очень могли бы помочь частные деньги. Дело в том, что в постиндустриальной экономике отрасли развлечений стали самой настоящей индустрией с миллиардными оборотами. И главная из этих отраслей — туризм. Если сейчас единицы людей готовы заплатить 20 миллионов долларов за полет в космос на МКС и сотни людей — по 100 тысяч долларов всего лишь за то, чтобы на несколько часов «выпрыгнуть» за пределы земной атмосферы на специальном самолетике, можно представить, как велик будет интерес попасть на другую планету! Где притяжение в шесть раз ниже земного и можно прыгнуть на шесть метров вверх с места и поиграть в космический баскетбол, где Солнце светит ярче, где в пыли на вечные времена можно оставить след своего ботинка и где можно увидеть земной восход…
Эксперты полагают, что для количество средств, привлеченных частными туристическими компаниями, будет вполне сопоставимо со средствами, выделяемыми на покорение Луны бюджетами целых стран.
4. Когда нечем дышать.
Отсутствие мешающей наблюдениям атмосферы дает астрономам уникальный шанс для основания на Луне крупных обсерваторий. А стерильность и низкая гравитация позволит построить предприятия по выработке сверхчистых веществ, применяемых в фармацевтике и электронике.
5. Луна-ночник
Московский профессор Нурбей Гулиа предложил необычное применение Луны. Для этого ее совсем не нужно «покорять». План прост, как все гениальное. Нужно просто при помощи небольших и относительно недорогих ракеток присыпать видимую сторону Луны тончайший слоем мела. Сейчас лунный грунт серо-черного цвета, поэтому альбедо (отражающая способность) Луны ничтожна и составляет всего 0,06. То есть лишь 6% падающего на нее солнечного света Луна отражает. Альбедо мела — 0,85. То есть после «припудривания» отражательная способность Луны возросла бы в 14 раз! И значит, в полнолуние и дни половинной Луны по ночам земные города можно было бы не освещать вообще! Представляете себе масштабы экономии?