Друк

[Гість]

Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
23 Листопада 2024, 16:56:48

1 година 1 день 1 тиждень 1 місяць Назавжди

Увійти

[Новини]

•    Новини
•      Астрономія
•      Астрозаходи
•    Життя клуба
•      Новини
•      Проекти
•      Заходи
•      Звіти про спостереження
•      Документи
•    Статті
•      Обладнання та телескопи
•      Спостереження
•      Астрофотографія
•      Астрософт
•      Астрономія в Україні
•      Астрономи шуткують
•      Інше
•     
•      Файловий архів

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

[oberon]

спробую якось систематизуати вивчення даного питання.
спочатку огляд нету:
вступ
Чтобы обеспечить современную годовую потребность Земли в энергии, необходимо завезти с Луны всего лишь около 100 тонн гелия-3. Именно это количество, соответствующее трем-четырем рейсам космических челноков - шаттлов, и завораживает своей доступностью. Однако сначала надо перекопать около миллиарда тонн лунного грунта - не такое уж большое количество по меркам горной промышленности: например, угля за год в мире добывают два миллиарда тонн (в России - около 300 миллионов тонн). Конечно, содержание гелия-3 в породе не слишком велико: например, разработка месторождений считается экономически эффективной, если золота в них содержится не менее нескольких граммов, а алмазов - не менее двух каратов (0,4 г) на тонну. В этом смысле гелий-3 можно сравнить разве что с радием, которого с начала ХХ века было получено всего лишь несколько килограммов: после обработки тонны чистого урана получается только 0,4 грамма радия, не говоря уже о проблемах добычи самого урана. В начале прошлого века, в период романтического отношения к радиоактивности, радий был довольно популярен и известен не только физикам, но и лирикам: вспомним фразу В. В. Маяковского: "Поэзия - та же добыча радия. В грамм добыча, в год труды". Зато гелий-3 дороже практически любого вещества, используемого человеком, - одна тонна стоила бы как минимум миллиард долларов, если пересчитать энергетический потенциал гелия в нефтяной эквивалент по бросовой цене 7 долларов за баррель.

Газ легко выделяется из реголита, нагретого до нескольких сотен градусов, скажем, при помощи зеркала-концентратора солнечных лучей. Не забудем, что еще надо отделить гелий-3 от гораздо большего количества других газов, в основном от гелия-4. Это делают, охлаждая газы до жидкого состояния и пользуясь незначительной разницей температур кипения изотопов (4,22 К для гелия-4 или 3,19 К для гелия-3). Другой изящный способ разделения основан на использовании свойства сверхтекучести жидкого гелия-4, который может самостоятельно перетечь через вертикальную стенку в соседнюю емкость, оставив после себя только несверхтекучий гелий-3 (см. "Наука и жизнь" № 2, 2004 г.).

Увы, заниматься всем этим придется в безвоздушном пространстве, не "в тепличных" условиях Земли, а на Луне. Придется переселить туда несколько шахтерских городов, что, в сущности, означает колонизацию Луны. Сейчас за безопасностью нескольких космонавтов на околоземной орбите следят сотни специалистов и в любой момент экипаж может вернуться на Землю. Если в космосе окажутся десятки тысяч человек, им придется жить в условиях вакуума самостоятельно, без детального присмотра с Земли, и обеспечивать себя водой, воздухом, топливом, основными строительными материалами. Впрочем, водорода, кислорода и металлов на Луне достаточно. Многие из них могут быть получены как побочный продукт добычи гелия. Тогда, вероятно, гелий-3 сможет стать выгодным товаром для торговли с Землей. Но поскольку люди, находящиеся в столь сложных условиях, будут нуждаться в гораздо большем количестве энергии, чем земляне, лунные запасы гелия-3 могут показаться нашим потомкам не такими уж безграничными и привлекательными.

Кстати, на этот случай есть и альтернативное решение. Если уж инженеры и физики найдут способ справиться с удержанием в десять раз более горячей, чем нужно для современного токамака, гелиевой плазмы (задача, кажущаяся сейчас совершенно фантастической), то, увеличив температуру еще всего лишь в два раза, мы "зажжем" и реакцию синтеза с участием протонов и бора. Тогда все проблемы с топливом будут решены, причем за гораздо меньшую цену: бора в земной коре больше, чем, например, серебра или золота, он широко используется как добавка в металлургии, электронике, химии. Различных боросодержащих солей горнообогатительные комбинаты выпускают сотни тысяч тонн в год, а если нам не хватит запасов на суше, то в каждой тонне морской воды содержится несколько граммов бора. И тот, у кого в домашней аптечке припасен пузырек борной кислоты, может считать, что у него есть собственный энергетический резерв на будущее.
Кандидат физико-математических наук А. Петрукович.
джерело:http://nauka.relis.ru/05/0408/05408012.htm

[oberon]

...Кроме того, гелий-3 особенно хорош тем, что реакция с ним абсолютно "чистая", не дает радиоактивных отходов...
...Академик Галимов уверен: к доставке гелия-3 на Землю можно будет приступить через 30-40 лет. Правда, для этого начинать активные разработки проекта нужно уже сейчас. По словам Эрика Михайловича, чтобы послать аппарат на Луну и вернуть его обратно, требуется 25-30 миллионов долларов: "Это не такие уж большие деньги. Это стоимость строительства в Москве двух элитных домов. Так что важнее: две новостройки или энергия для планеты плюс мировое первенство в освоении очень перспективной Луны?"...
...Ученые считают, что гелий-3 можно будет крайне эффективно применять в термоядерных реакторах, где при сжигании одного килограмма изотопа выделяется колоссальное количество энергии -19 мегаватт. Таким количеством электроэнергии можно освещать Москву в течение шести с лишним лет....
...  На первоначальном этапе Эрик Галимов предлагает провести разведывательные работы, чтобы выяснить, в каких регионах лунной поверхности концентрация гелия-3 выше. И только потом можно будет начать экспериментальную добычу. Необходимо подобрать соответствующие оптимальные технологии для работы, выяснить, при каких температурах эффективнее всего происходит десорбция (отделение газа гелия-3 от реголита). Непосредственно для добычи гелия-3 потребуется специальный экскаватор или комбайн для сбора лунного грунта. После нагрева фрагмента грунта лунной поверхности, скажем, до температуры 600 градусов выделится газ - гелий. Затем от гелия следует отделить его изотоп - тот самый гелий-3. Следующий этап: газ необходимо сжижать для транспортировки. И последний этап: отправка сжиженного гелия на космическом корабле на Землю. Кстати, российские космические аппараты типа "Бурана" способны преодолеть расстояние до Луны за одни сутки и за раз доставить на Землю около 20 тонн гелия-3....
http://www.rtc.ru/encyk/publish/art_040303_02.shtml

[MaxMan]

Скорей бы настало это светлое будущее.
А то достали эти нефтяные и газовые кризисы 
А ведь дальше будет еще хуже 

[oberon]

Космологический "бариометр" - гелий-3

Средняя плотность вещества Вселенной - один из важнейших параметров, определяющих ее прошлую и будущую эволюцию (например, будет ли Вселенная расширяться вечно или ее расширение когда-то остановится и сменится сжатием). Разумеется, в динамике нашего мира играет роль не только обычное - барионное - вещество, но и другие, экзотические и пока не исследованные, его формы: темное вещество, проявляющее себя как скрытая масса галактик, а также энергия вакуума, создающая эффект "антигравитации", которая в нашу эпоху ускоряет расширение Вселенной. До сих пор наиболее изученным остается обычное барионное вещество, состоящее из тяжелых ядерных частиц - протонов и нейтронов (и разумеется, электронов, вклад которых в массу обычного вещества весьма мал). Барионное вещество объединено в звезды с планетами, в галактики и их системы. Эти объекты хорошо известны астрономам и довольно надежно пересчитаны. Но часть барионного вещества может быть "упакована" в труднонаблюдаемые объекты - несветящиеся звезды малой массы, плотные межзвездные облака, - которые недоступны астрономическим приборам. Можно ли определить среднюю плотность барионного вещества Вселенной без детальной инвентаризации всевозможных объектов? В принципе такой метод существует.

В течение первых нескольких минут после рождения Вселенной, когда ее вещество было очень плотным, горячим и однородным, в нем происходили термоядерные реакции, определившие исходный состав вещества. Кроме доминирующего по массе водорода (1H) образовались также дейтерий (2H), два изотопа гелия (3He и 4He) и литий (7Li). Их относительное количество зависит от барионной плотности Вселенной, поэтому каждый из указанных элементов мог бы служить своеобразным космологическим бариометром, если бы не одна проблема: за прошедшие миллиарды лет состав Вселенной непрерывно изменялся усилиями звезд, этих "маленьких термоядерных фабрик". Даже заурядная звезда небольшой массы, подобная Солнцу, обильно производит и быстро сжигает в своих недрах изотопы легких элементов - дейтерий, литий, гелий-3. Поэтому вещество звезд - плохой индикатор химического состава юной Вселенной. Астрономы мечтают найти "кусок" древнего замороженного вещества, например одинокую планету-гигант вроде Юпитера, но родившуюся до эпохи активного формирования звезд. Пока это лишь мечта.

Наиболее точно измерить химический и изотопный состав сейчас удается у облаков межзвездного газа: их разреженное вещество, нагретое лучами окружающих звезд, ярко светится и наблюдается на больших расстояниях. Спектр этого излучения - как в оптическом, так и в радиодиапазоне - позволяет детально анализировать состав вещества. Единственная проблема, до сих пор угнетающая астрономов: в какой степени межзвездное вещество "заражено" выбросами звезд? Уже давно нет сомнения, что взрывы сверхновых обогащают межзвездную среду тяжелыми элементами. Но по поводу легких элементов, способных служить космологическими бариометрами, сомнения до сих пор были. Особый интерес представляют самые чувствительные бариометры - дейтерий и гелий-3, причем более интересен инертный гелий, поскольку дейтерий легко входит в химические соединения и его полное количество труднее оценить.
 
    Зависимость содержания элементов, синтезированных в первые минуты расширения Вселенной, от современной барионной плотности (показана цветными линиями).
    Прямоугольниками обозначены наблюдательные оценки первичного содержания 4He (наблюдения галактических областей HII), дейтерия (по спектрам поглощения далеких квазаров) и 7Li (на поверхности самых старых звезд Галактики).
    Для 3He горизонтальной стрелкой указан верхний предел содержания, а вертикальной стрелкой - выведенный из него нижний предел барионной плотности (для постоянной Хаббла 65 км/с/Мпк).
    Прямоугольник на линии 3He показывает разброс наблюдательных значений для HII - области S209. Вертикальная широкая полоса - диапазон барионной плотности, удовлетворяющий всем наблюдательным данным.
Согласно классической теории эволюции звезд, развитой в 1970-е годы, маломассивные звезды, такие как Солнце, должны производить гелий-3 в немалом количестве. Вопрос в том, насколько интенсивно в конце своей эволюции они выбрасывают его в межзвездное пространство. Несколько лет назад наблюдение одной из умирающих звезд - планетарной туманности Призрак Юпитера (NGC 3242) - показало, что выброшенное ею вещество заметно обогащено изотопом 3He: его содержание в десятки раз больше, чем в окружающей межзвездной среде. Астрономы приуныли: большинство маломассивных звезд проходит через стадию планетарной туманности, а значит, они должны были сильно "загрязнить" межзвездный газ гелием-3 и безнадежно испортить основанный на этом изотопе космологический бариометр.
Американские радиоастрономы Т.М.Бания и др. [1] решили это проверить. Наблюдая линию излучения изотопа 3He (длина волны 3.46 см) в направлении на близкие и далекие межзвездные облака, они определили, как изменяется содержание этого изотопа с удалением от центра Галактики. Поскольку звезды значительно чаще рождаются и умирают в центральных областях Галактики, то и содержание 3He, если он был выброшен звездами, также должно быть повышенно вблизи ее центра по сравнению с периферией. Измерив (за 20 лет напряженной работы) содержание 3He в двух десятках облаков, разбросанных по всему галактическому диску, радиоастрономы с удивлением обнаружили, что везде количество атомов легкого гелия по отношению к водороду составляет 3He/H = (1.1 ± 0.2)·10-5 и не изменяется с удалением от центра Галактики. Более того, не изменяется это отношение и со временем: в древнем веществе Солнечной системы гелия-3 столько же, сколько и в современном межзвездном газе. А как же планетарные туманности? Разве они не обогащают межзвездную среду легким гелием?
Решение "проблемы гелия-3" некоторые астрономы видят в особенностях перемешивания вещества в недрах звезд [2]. Не исключено, что синтезируемый в звезде гелий-3 в основном в ней же и сгорает. Это возможно в том случае, когда в недрах звезды происходит интенсивное перемешивание вещества, переносящее "легко воспламеняемый" гелий-3 из внешних, прохладных, во внутренние, более горячие слои звезды.
Обнаруженное в атмосферах большинства старых маломассивных звезд (красных гигантов) аномально низкое отношение изотопов углерода 12C/13C указывает, что 90% таких звезд действительно вращаются настолько быстро, что дифференциальное вращение вместе с конвекцией активно перемешивают ее глубинное вещество. Около 10% звезд вращаются недостаточно быстро для того, чтобы произошло перемешивание, и упомянутая выше планетарная туманность NGC 3242 как раз может быть из их числа. В целях проверки этой гипотезы планируется массовое измерение изотопного состава планетарных туманностей.
Объединив все полученные на сегодня результаты измерения барионной плотности Вселенной (WB), Бания и др. установили: данные всех экспериментов лежат в диапазоне 0.007 < WBh2 < 0.022, причем наиболее надежны данные WBh2 = 0.02. Напомним, что W - это плотность в единицах критического значения: при W < 1 расширение Вселенной не остановится никогда, при W > 1 оно остановится и сменится сжатием. Поскольку критическое значение плотности зависит от скорости расширения Вселенной, в приведенное выше выражение входит относительное значение постоянной Хаббла: h = H0/(100 км/с/Мпк). Приняв наиболее точное современное значение h = 0.72 ± 0.08, исследователи получили окончательную оценку барионной плотности: WB = 0.04. Таким образом, все обычное космическое вещество дает лишь 4% плотности, необходимой для остановки расширения Вселенной.
Если бы состав Вселенной ограничивался только обычным веществом, ее судьба представлялась бы совершенно ясной - вечное расширение. Но наблюдения за движением звезд и галактик с полной очевидностью указывают на присутствие в галактиках и в их скоплениях невидимого, темного вещества, средняя плотность которого составляет WD = 0.3 (индекс D - от англ. dark - темный). Этого вещества на порядок больше, чем обычного, и природа его до сих пор не ясна. Еще сложнее обстоит дело с энергией вакуума, которая по эффективной плотности, возможно, вдвое превосходит темную материю и барионное вещество, вместе взятые [3]. Наличие таких свойств у вакуума может драматическим образом изменить как наши представления о рождении Вселенной, так и прогноз ее будущего.

Литература
1. Bania T.M., Rood R.T., Balse D.S. // Nature. 2002. V.415. №6867. P.54-57.
2. Charbonnel C. // Nature. 2002. V.415. №6867. P.27.
3. Чернин А.Д. // Успехи физ. наук. 2001. Т.171. №11. С.1153-1175.
джерело: http://vivovoco.rsl.ru/VV/NEWS/PRIRODA/2002/PR_07_02.HTM

[oberon]

Ученые, предложившие добывать гелий-3 на Луне, оказались в плену иллюзий
1.02.2006 14:08  | Известия науки

Академик Роальд Сагдеев считает, что шумиха, связанная с предложением добывать гелий-3 на поверхности естественного спутника Земли, не стоит выеденного яйца. Свое мнение ученый высказал на страницах газеты "Труд" (номер от 31 января с.г.).
Вот несколько цитат из интервью Роальда Сагдеева, опубликованного в газете:
"Идея заманчива, но ее очень трудно реализовать. Еще 45 лет назад в Институте атомной энергии имени Курчатова я участвовал в работах, целью которых был поиск ответа на вопрос: как удержать раскаленную плазму в магнитном поле? Этому, увы, мешает ее неустойчивость. И уже тогдашний прогноз предсказывал, что преодолеть неустойчивость плазмы при попытках осуществить управляемый термоядерный синтез будет чрезвычайно сложно. За минувшие полвека удалось пройти заметный путь в решении труднейших научных задач, но, по моим оценкам, потребуется еще лет 100, чтобы поставить, наконец, на службу человеку термоядерную реакцию. Хотел бы особо подчеркнуть, что запасы дейтерия в морской воде практически не ограничены.
Овладев этим дейтериево-тритиевым процессом, можно будет переходить к гелию-3.
Специалисты знают: задача будет намного сложнее. При использовании гелия-3 температура реакции окажется в десяток раз выше, чем при дейтериево-тритиевом процессе. Трудности же возрастут не десятикратно, а тысячекратно. Словом, построение гелиевого реактора - задача даже не XXI, а XXII века. Понятно, если и создавать базу на Луне, то не для добычи гелия-3. Я с симпатией воспринимаю увлеченность ряда ученых идеей покорения Луны, "осуществления прорыва в космосе", но реально все это напоминает мечты Жюля Верна".
"Когда о добыче гелия-3 на Луне рассказывает, например, руководитель РКК "Энергия" Николай Севастьянов, я внутренне улыбаюсь и даже где-то сочувствую такому увлеченному человеку, оказавшемуся, как это ни удивительно, в плену иллюзий. Но если об этом начнут всерьез говорить государственные деятели, должностные лица высокого ранга, ответственные за важные бюджетные решения, то это может привести к принятию неверных решений. И через какое-то время, когда выяснится ошибочность выбранного направления, космонавтика будет надолго дискредитирована.
В заключение скажу так: если задача добычи гелия-3 будет поставлена всерьез, то в качестве консультанта надо будет привлекать не академика Сагдеева, а Кашпировского. Но надеюсь, до серьезных решений дело все-таки не дойдет. На самом деле вся эта шумиха, связанная с предложением добывать гелий-3 на Луне, не стоит и выеденного яйца". Об этом сообщает Novosti-kosmonavtiki.ru .
джерело: http://www.rambler.ru/db/news/msg.html?s=260000267&mid=7271600

[Андрей-Чечако]

Интересно. Но все дело за малым - за окончанием "Нефтяных войн". В это долгоиграющие мероприятие вложено много денег, и план написан еще в 20-х годах. Я как-нибудь сброшу вам свой рассказ из цикла "нефтяные войны", просто по этому поводу уже много написано, и гораздо более  аналитичнее и профессиональнее чем у меня.
Класно оберончик, но только зеркала мне кажуться более перспективнее. У тебя есть по ним что-нибудь?

[oberon]

є фільм бібісі здається "мир будущего", не пам"ятаю pardon.gif
там про станцію в одному штаті - займає величезну площу, кожне з дзеркал напрямлене до сонця, і вигнуте так, що фокусує промені на трубці з оливою. те нагрівається до піцот:) градусів і нагріває водяні турбіни, які і виробляють своїми генераторами енергію. але такого поля вистачає на невеличке місто, і то тільки коли є сонце. станція розташована в такому місці, де сонячних днів 85%.
важко сказати напевно, що є перспективнішим... мабуть, слід комбінувати. там же було про такі тороїдальні реактори, що в них плазма нагріта до піццот градусів тримається в магнітному полі і має бігти по тороподібній траекторії. а довкола тору - фотоелементи, або якісь інші прилади, що юзають світло і тепло.
думаю, перспективним є і те, і інше. всьому своє місце.

[Андрей-Чечако]

Все гораздо проще. Теплицы никто не отменял, интересно то что предлагается отражать только определенный спектр. Экономия энергии будет за счет того, что для производства и обогрева жилищ будет примняться отраженный солнечный свет

[oberon]

цікаво, чого ніхто не застосовує таку технологію: дах теплиць виконати з майже абсолютно чорного матеріалу, і створити примусову конвекцію... або під склом даху теплиць встановити чорні пластини, і обдувати їх....
чи є якісь розрахунки, чи є така технологія ефективною?
бо скло... воно відбиває чимало світла, яке могло б гріти всередині повітря..

[logrus]

К сожалению, на текущий момент наши познания о материалах находятся чуть ли не на зачаточной стадии. Поэтому КПД, к примеру, конвекционной солнечной установки для применения в промышленных масштабах далеко позади банального сжигания углевоздушной смеси. Ну а для дома и для побаловаться - пожалуйста.

Вот когда физика материалов шагнёт далеко, тогда и будем повсеместно обдувать чёрные пластины...

[oberon]

думаю, тут проблема полягає в політичниж важелях, наприклад, автомобілі на альтернативному паливі досі не ставляться на потік, бо нафтовики втрачатимуть гроші, і чиновники разом з ними. нові технології вводитимуть, як завжди, в останній момент, коли нафта скінчиться.
а так всі засоби альтернативного видобування енергії, енергоресурсів та енергоносіїв вже давно розроблені, досліджені і запатентовані. якщо ви прочитаєте на цю тему реферативні журнали за останні роки, то побачите, як далеко зайшла наука. єдиним гальмуючим фактором залишається політика і людський менталітет: як припече, то побіжу. сумно.

[logrus]

Ах, если бы всё было так просто

[denis]

Кроме того, обычное стекло не пропускает УФ-составляющую солнечного излучения. Поэтому если поставить эти пластины внутри за стеклом, то мы не будем "ловить" на них одну из наиболее высокоэнергетичных его компонент.

[oberon]

значить, поставимо пластину за склом?