Лунный карьер? Да - прямо сейчас!

Итак, помолясь Будущее земной энергетики в настоящий момент связывается с ТЕРМОЯДЕРНОЙ энергетикой.
В настоящий момент отработана простейшая (100 млн.градусов, быстрая реакция) D+T > He4+n+17,6 МэВ реакция. Надо обратить внимание, что в современных установках НИКОГДА не добавляется ТРИТИЙ. Проблема в том, что в этом случае установка оказывается индуктором мощнейшего нейтронного потока, что резко удорожает экспериментальные установки. Мало того, данный тип реакции БЕЗПЕРСПЕКТИВЕН. Лимитирующим фактором становится количество ЛИТИЯ (из которого получают короткоживущий ТРИТИЙ) на Земле – при переводе всей энергетики Земли, даже при сегодняшнем уровне потребления, лития хватит всего на 100 лет, т.е. не решается основная проблема –на этот срок хватает и органики, а тем более делящихся материалов. Мало того, БРИДДЕРЫ – реакторы-размножители, при сопоставимом уровне радиационной опасности, обеспечивают земную энергетику, чуть ли не на тысячу лет. Таким образом ТЭ на реакции дейтерий-тритий просто не имеет смысла.
Есть более перспективная технология – D+H3 > H4 +p+18,3 МэВ(H4- 3,6МэВ и p-14,7Мэв) при этой реакции(800 миллионов градусов, реакция медленнее в 50 раз, хотя подобные условия, в принципе, могут быть достигнуты уже в ближайшее время) выделяются ЗАРЯЖЕННЫЕ частицы, которые легко поддаются управлению, поглощению и благодаря которым, при теоретическом КПД 100%, практический КПД получения электроэнергии составляет до 70%. НО.
На Земле вообще гелия маловато, а при содержании H3 в 140 атомов на миллион –его просто НЕТ. А где он есть? В солнечном ветре? А если он там есть –то должен быть и на Луне. И действительно, по пробам лунного грунта, СРЕДНЕЕ содержание гелия в лунных породах –7грамм на тонну, в пыли лунных морей- 36 грамм на тонну, при содержании H3, 400 атомов на миллион. Что при простейшем подсчете показывает, что гелия3 на Луне хватит на тысячи лет. А выгодно ли будет его добывать? Продолжение следует…

Давайте посчитаем Чтоб не упереться в «попугаев» (типа доллары или рубли на фунты ) будем считать в энергитической стоимости. Для справки – энергетическая стоимость УГЛЯ – 16 (1кг угля дает 380МДж, а на его добычу, транспорт, утилизацию отходов и т.д расходуется около 25МДж ), ЭС УРАНА- 20.

Для добычи 1 кг H3 необходимо 120 000 т. лунной породы. Исходя из земных мерок МАССА оборудования карьера – примерно 1000 тонн, он может перерабатывать 737 тонн в час, что при ресурсе в 10 лет дает массу оборудования на 1 кг гелия – 33 грамма.
Доставка на Луну 1 кг оборудования СЕЙЧАС обходится в 2,2 миллиона МДж.

Выделение газов, путем нагрева породы до 600 градусов(днем Солнца там много) и последующее выделение гелия переохлаждением (благо температура на Луне в тени 120К или –150С) обойдется еще в 180 тысяч МДж на кг.
А вот РАЗДЕЛЕНИЕ изотопов проблемы не составляет –гелий 4 при 2,7К переходит в сверхтекучее состояние и отделяется простой фильтрацией.
Последующая доставка на Землю, при условии, что транспорт не пойдет на Луну «порожняком» , составит еще 1 миллион МДжкг.
Итого:
Доставка оборудования – 2200 000 МДжкг
Выделение гелия- 180 000 МДжкг
Разделение изотопов- 2900МДжкг
Доставка – 1000 000 МДжкг
СУММА: ~3400 000 МДжкг
А что мы будем иметь – Т-реакция при участии 1 кг гелия 3 дает 600 000 000 МДжкг
Энергетическая стоимость лунного гелия 3 СЕГОДНЯ – 177 ! То есть в 10 раз эффективней, чем добыча угля. Т.о. если бы СЕГОДНЯ был бы ДЕЙСВУЮЩИЙ ТР на реакции D+H3, то уже СЕГОДНЯ добыча топлива на Луне была бы выгодна. Что и требовалось доказать .

С уважением, Ник

Карьер не нужен! В теории весь He3 находится в приповерхностном слое лунного реголита. Максимум 15-20 см. Глубже копать нет смысла так как концентрация уменьшается в геометрической прогрессии. Поэтому никакой ни карьер а мобильный, самоходный добывающий комплекс (на колесах или гусенецах) И кончно же автоматический. Что нибудь типа грейдера или роторного экскаватора с широким (но неглубоким) захватом. Попутно добывать H и О2 на топливо для ракет.

Люди, если предполагается, что есть работающий He3-D реактор, то его и надо отправить на Луну в составе добывающиего комплекса. Будет ползти по Луне такая махина, размером с авианосец, добывая Гелий-3, оставляя за собой ровненькое шоссе 20-метровой ширины, и переодически пуляясь железными баками с этим самым Гелием-3, а также водой и химически чистыми редкоземельными элементами внутри из электромагнитной пушки...

Nick_Crak> Т.о. если бы СЕГОДНЯ был бы ДЕЙСВУЮЩИЙ ТР на реакции D+H3, то уже СЕГОДНЯ добыча топлива на Луне была бы выгодна.
Вот вы сами и вывели необходимое и достаточное условие – промышленный ТЯР. Без него необходимости в Не3 пока нет.
2hcube:
Гигантомания – плоха с точки зрения надежности.

RD> Вот вы сами и вывели необходимое и достаточное условие – промышленный ТЯР. Без него необходимости в Не3 пока нет.
RD>2hcube:
Интересный факт - топливо для первичной работы D-H3 ТЯР будут получать из...оружия Дело в том, что при распаде трития, как раз и получается H3 -и хотя тритий сейчас редко применяется(чаще Li6D) но H3 в боеголовках уже накопилось 500кг(и что странно и у нас и у амов его аккуратненько собирают, начиная с 60х!). Как раз на один год энергопотребления всей Земли Ник

А без нее не получится - туда надо забросить минимум два реактора, плавильный блок, криогенку, радиаторы для нее, соответствуещее шасси, накопители для старт-стопных операций, измельчитель, механическую мастерскую для текущего ремонта... в общем, если реакторы будут как ВВР-1000 по размеру, пусть даже только с теневой защитой, вес такой штуки будет под 10k тонн. Авианосец, конечно, покрупнее будет, но порядок тот самый. Правда, это Луна, 10k ,будет масса, вес - всего 1.5, на такой вес у амов есть их транспортер, который Шаттл (а до этого - Сатурн) вывозит на стартовую площадку.

hcube>А без нее не получится - туда надо забросить минимум два реактора, ...

Те расчеты, что я привел были сделаны к докладу Дж.Виттенберга, Дж.Сатториуса и Г.Кальчинского на МК по инженерным проблемам ТЯЭ осенью 1986. Кое что я пересчитал(у них получалось вообще - 250раз!).Так вот они считали по оборудованию бокситного карьера(там близкая технология)соответствующей производительности. Так вот, чтоб его запитать ЭЭ необходима солнечная станция мощностью в 3000 квт.ч.Это батареи площадью 20 000м2(100x200м), а тепло для выделения газов - прямым нагревом солнечными лучами(площадь зеркала -100м2, 10x10м). А если сделать 10 таких установок- то все разделить на 10 Ник

ratman>О передвижной платформе:

hcube>>А без нее не получится - туда надо забросить минимум два реактора, плавильный блок, криогенку, радиаторы для нее, соответствуещее шасси, накопители для старт-стопных операций, измельчитель, механическую мастерскую для текущего ремонта...

ratman>А как насчет все это сделать стационарным, а возить грунт ? Белазами.
ratman>Неожиданное такое решение А при помощи РОТОРНОГО экскаватора и ленточного конвеера?
Сразу в голову и не приходит, правда? А вот бокситы(уголь, руду)так и добывают Ник

au>решения вопроса "чего бы такое закинуть на Луну (массой столько-то тонн, на столько-то лет), чтобы оттуда прилетали самородки/бочки с (указать желаемое)".
Апельсинами В принципе неправильная постановка задачи! К сожалению, такой подход доминирует в космонавтике. Ярчайший тому пример МКС. Сделали, нате вам, пользуйтесь и радуйтесь. Ан, нет, слетели головы администратора НАСА и руководителей пилотируемой программы. Пересмотрено и сокращено финансирование программы, а НАСА, чтобы оправдаться перед налогоплательщиками устраивает ярмарочные шоу.
Конечный результат должен быть основополагающим при разработке какой-либо программы. В случае, когда конечный результат труднодостижим при реализации каждого промежуточного этапа, если не большая, то хотя бы заметная часть работ должна выполняться ради последующей программы. А что там у нас после МКС? Тихий океан. Столь часто упоминается He3 потому что несомненна, хотя и условна (создание промышленных ТЯР), польза от его добычи, а также, очевидно и его внеземное место добычи. Больше ничего не предложено, даже столь же условно востребовано.

RD> Апельсинами В принципе неправильная постановка задачи! RD> Столь часто упоминается He3 потому что несомненна, хотя и условна (создание промышленных ТЯР), польза от его добычи, а также, очевидно и его внеземное место добычи. Больше ничего не предложено, даже столь же условно востребовано.
Да конечно, больше НИЧЕГО не предложено. Только ВСЯ ЗЕМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА А если учесть, что современный мир стал таким, каков он есть благодаря всего ДВУМ веществам - золоту и нефти- то это, согласитесь немало Ник

Nick_Crak> если учесть, что современный мир стал таким, каков он есть благодаря всего ДВУМ веществам - золоту и нефти
На самом деле, куда большему количеству веществ, только большинство из них достаточно широко распространено, взять то же железо, кремний, алюминий, список можно продолжить. А роль золота – преувеличена. Эквивалентом стоимости могло бы стать почти любое редкораспространенное вещество.
В том то и достоинство гелия 3, что потенциальным его потребителем стала бы вся земная энергетика. Поэтому его добыча смогла бы стать отраслеобразующей по отношению к космонавтике. В данный момент ничего другого способного стать отраслеобразующим не предложено. Т.е. внеземная добывающая промышленность (если не считать He) способна появиться по мере развития космонавтики. Но в таком случае для развития космонавтики должны быть другие стимулы. А вот этого то сейчас и нет. Не то чтобы вообще, сколько не стоят перед национальными космическими агентствами.

RD> На самом деле, куда большему количеству веществ, только большинство из них достаточно широко распространено, взять то же

ЗОЛОТО - открытие Америки, конкиста, поход Ермака, и дальнейшее..
НЕФТЬ - современный передел мира.
Конечно я ни в коей мере не отрицаю роль других технологий и материалов - но есть все же КЛЮЧЕВЫЕ.
RD> ...Но в таком случае для развития космонавтики должны быть другие стимулы. А вот этого то сейчас и нет. Не то чтобы вообще, сколько не стоят перед национальными космическими агентствами.

В настоящее время основным ресурсом явлется ЭФИР(имеется в виду частотная сетка, ессественно ).Это ОЧЕНЬ важный, редкий и ограниченный ресурс, на разработке которого космонавтика и сделала коллосальный рывок вперед.

С уважением, Ник

Nick_Crack>Конечно я ни в коей мере не отрицаю роль других технологий и материалов - но есть все же КЛЮЧЕВЫЕ.

Мнэ... все же надо разделить несколько:

Ну золото, еще можно пририсовать специи - это то из-за чего дрались в период средних веков и возрождения, ДО ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭПОХИ, все ясно.

Однако как можно нефть сюда приписывать? Я бы сказал что в 19-20 веках больше интересовали:

железо и уголь, вспомните захват Норвегии в ВМВ, эльзас и лотарингию
Людские ресурсы - рынки сбыта и дешевая раб. сила - на это завязанны все колониальные войны ПМВ.

А нефть... она выступила как все остальные ресурсы - за которые конкурируют. Нельзя не назвать ни один ресурс, который не вызывал бы каких нибудь переделов, все зависит только от масштаба - если за водку в ларьке (в начале 80-х) все кончалось ну максимум мордобоем, а алюминий - разорением кампаний, то в борьбе за энергоресурсы стирали и государства (точнее их независимость).

Ситуация с Луной тут не катит - за нее не стоит бороться, ибо прибыли нету сейчас даже в проектах (He3 - прожект пока).

Редкоземельные элементы - вот это действительно интересно, если найдеться хоть один который там будет выгодно добывать...

А так... мы тут уже спорили не раз (до ломоты в пальцах ) по поводу луны и пришли к выводу что данных для расчета не хватает, тот же Роторный эскаватор - что вы думаете можно поставить те которые бокситы или уголь добывают, с небольшой переделкой? А вы знаете что обычные подшипники качения в космосе не работают? (правда не помню - из за невесомости или из-за вакуума? кажеться второе)? А как быть с регламентным обслуживанием? Требование 10 лет бесперебойной работы в сложных условиях без ТО - удорожает конструкцию не в разы - на порядки.

Вообщм считать сейчас чего-то можно лишь очень прикидочно. Даже энергоприход от D+He3. Не говоря уже о концентрации He3 в реголите - она не ясна окончательно.

CaRRibeaN>А так... мы тут уже спорили не раз (до ломоты в пальцах )
А чего бы я все ЭТО затеял? Я в течении года все ЭТО читал и..как бы помягче сказать.. удивлялся - с докладом МК ИПТС я знаком примерно с 1987 года CaRRibeaN>по поводу луны и пришли к выводу что данных для CaRRibeaN>расчета не хватает, тот же Роторный эскаватор - что CaRRibeaN>вы думаете можно поставить те которые бокситы или CaRRibeaN>уголь добывают, с небольшой переделкой? А вы знаете CaRRibeaN>что обычные подшипники качения в космосе не работают? CaRRibeaN>(правда не помню - из за невесомости или из-за CaRRibeaN>вакуума? кажеться второе)? А как быть с регламентным CaRRibeaN>обслуживанием? Требование 10 лет бесперебойной работы CaRRibeaN>в сложных условиях без ТО - удорожает конструкцию не CaRRibeaN>в разы - на порядки.

Вот поэтому и принят именно ТАКОЙ подход - понятно, что само оборудование будет на ПОРЯДКИ легче и совершенней(например такая машинка, которая ездит и утюжит поверхность концентрированным солнечным лучом, нагревая породу и собирая газы-типа машин по термообработке асфальта вообще не принимая "на борт" ни грамма породы )Но будут потраченны деньги(энергия)на ее разработку -поэтому УСРЕДНЕННО что так, что этак CaRRibeaN>Вообщм считать сейчас чего-то можно лишь очень прикидочно. Даже энергоприход от D+He3.
А вот этого не надо - ЭТО известно точно.

CaRRibeaN>Не говоря уже о концентрации He3 в реголите - она не ясна окончательно.
НИ В ОДНОЙ пробе лунного грунта не было МЕНЬШЕ чем 7 гртоннуHe, и меньше чем 4001000000 He3He4.

Ник

Так я и имел в виду конвеерный агрегат. Что-то типа современных асфальтосъемников, с поправкой, понятно, на размер и специфику .

О стационарном оборудовании:
Вы забываете, что в реголите процентное содержание добываемого вещества невелико, значит, стационарный перерабатывающий центр будет буквально похоронен в пустой породе. К тому же нет локальной концентрации добываемого вещества – оно практически размазано по всей поверхности. Следовательно, потребуются все более дальние перевозки почти пустой породы, а затем ее вновь потребуется увезти. Нет, ничего кроме готовой продукции возить не следует.
Другой вопрос, что энергетическое оборудование тяжело и громоздко. Из этого следует, что чем заниматься перевозкой породы лучше заняться передачей энергии. Конечно, при этом неизбежны потери. Но лучше терять энергию, если можно так выразиться, напрямую, чем энергозатраты на дополнительное оборудование, которое имеет свойство ломаться.

Nick_Crak> В настоящее время основным ресурсом является ЭФИР(имеется в виду частотная сетка).Это ОЧЕНЬ важный, редкий и ограниченный ресурс, на разработке которого космонавтика и сделала колоссальный рывок вперед.
Я бы не так это классифицировал. На мой взгляд последние лет 40 ни о каком рывке и речи быть не может. IMHO, рывок был в конце 50-х, когда появилась возможность запускать ИСЗ. А вот достижения электроники позволили ЗАКРЕПИТЬ достигнутый результат. Как мы видим, коммерческий успех получился на базе нескольких составляющих – военных разработок МБР и развития электроники. Соответственно можно спрогнозировать – для того чтобы стала коммерчески привлекательной добыча внеземных ресурсов необходимо создание относительно дешевого межпланетного транспорта и развитие робототехники. Без внеземного сырья говорить серьезно о создании космической индустрии – невозможно. Точнее о создании производств играющих заметную роль в общемировой экономике. Это не означает, что совершенно невозможно без внеземного сырья создавать производства в космосе. Там есть нечто, что невозможно воспроизвести на Земле – длительное воздействие микрогравитации. Может быть, стоило бы сосредоточить усилия на развитие таких уникальных производств? Действительно, удается получить более качественные материалы, чем на Земле. Но в соотношении цена/качество космическое производство проигрывает худшим, но дешевым земным аналогам. Изменить ситуацию могло бы производство чего-то(?), что невозможно было бы воспроизвести на Земле, пусть и потеряв в качестве, но при этом чтобы оно оказалось настолько жизненно необходимым, что возник бы вопрос: а как без этого раньше жили? Сомнительно, не правда ли? Получается, что стимул создания производств на земном сырье недостаточно хорош. Так что на сегодняшний день нет стимулов, для разработки аэрокосмического транспорта, позволяющего кардинально снизить стоимость вывода ПН, если ограничить деятельность только околоземным пространством. Это не означает что все так безнадежно. Ситуацию может изменить развитие авиации, когда достижение больших скоростей и высот будет стирать грань между авиа- и авиакосмическим транспортом (сегодняшнее вероятное направление – развитие ГЛА), когда разработки МТКК вторичны (т.е. они не самоцель, а направлены для достижения более приоритетной программы) и наконец реализация ЛА на неизвестных физических принципах (я не считаю это серьезным, но лучше упомянуть все).
Однако вернемся к коммерческой разработке внеземного сырья. Получается, оно окажется выгодным, если будут заметные успехи в создании межпланетного транспорта и робототехники, если они будут реализованы в других программах ради некоммерческих приоритетов(?) или же добываемое сырье недоступное или малодоступное на Земле обещает революционные изменения в мировой экономике. Такое условно (промышленные ТЯР) полезное сырье – He3. Никакие другие, пусть даже очень дорогостоящие вещества, этого пока не обещают. А без острой необходимости такая добыча просто низведет суперцену до уровня, при котором добыча окажется нерентабельна.
Вывод. Коммерческая добыча внеземных материалов возможна только в таких случаях:
1)Редкораспространенное на Земле вещество по сути обещает фактически новую промышленную революцию (а с He3 по сути так и есть).
2)Достигнуты значительные успехи в развитии межпланетного транспорта и робототехники в рамках некоммерческого (но очень дорогостоящего) проекта, обещающего собственный приз (условно – освоение Марса )
3)Чудо. (Создание транспорта на неизвестных сегодня науке принципах )

RD> Я бы не так это классифицировал...
RD> Вывод. Коммерческая добыча внеземных материалов возможна только в таких случаях:
RD>1)Редкораспространенное на Земле вещество по сути обещает фактически новую промышленную революцию (а с He3 по сути так и есть).
RD>2)Достигнуты значительные успехи в развитии межпланетного транспорта и робототехники в рамках некоммерческого (но очень дорогостоящего) проекта, обещающего собственный приз (условно – освоение Марса )
RD>3)Чудо. (Создание транспорта на неизвестных сегодня науке принципах )

Чувствуется рука мастера Поздравляю -это полноценный доклад, нестыдно, ну в ЮНЕСКО например, зачитать. Побольше бы таких ответов.

С уважением, Ник

au>Ага.. прям в киловаттах на грамм, да с ценой? Нет. Просто энерговыделение реакции отдельных атомов в ускорителе умножается на число Авогадо и на цифру из прайса компании-генератора au>А сколько их было-то? Какую площадь охватили? Х штук, Х квадратных метров Всего на Землю доставленно по моему более полутонны лунного грунта -от поверхностной пыли до буровых кернов.Охваченна достаточно большая территория(см. например, карту посадок Апполонов) -так вот ни в одном грамме породы гелия не было меньше 7 гр. Что кстати соответствует теоритическим данным, так как известен состав солнечного ветра.

Ник