ЛУНА И ГЕЛИЙ-3

В последнее время много говорят о возможности добычи на Луне Гелия-3, очень подходящего для получения энергии в термоядерных реакциях синтеза. Насколько возможна такая реакция в практическом отношении и, главное, какова рентабельность получения гелия-3 с Луны рассуждает академик Евгений Борисович Александров.

Редактор

Речь идёт о реакции ²H +³He ==> ⁴He (3.6 MеВ, -излучение) + р (14.7 МэВ)

Для протекания этой реакции требуется нагреть плазму до температуры ~ 500 миллионов градусов, что раз в пять выше, чем требуется для самой низкопороговой реакции ²Н + ³Н, которую вот уже 60 лет никак не удаётся запустить. (Как говорят энтузиасты, лет через 50 можно надеяться на преодоление технических препятствий на пути к термоядерной АЭС, хотя на этом пути постоянно возникают новые препятствия по мере продвижения к цели). Чтобы нагреть плазму до 500 миллионов градусов, потребуется, вероятно, ещё 100 лет работы. При том, что энергетический выход двух реакций почти одинаковый, пропагандисты использования ³Не спекулируют на чисто виртуальном преимуществе реакции с 3Не, состоящем в том, что в этом случае энергия синтеза переходит в кинетическую энергию заряженных частиц, в то время как в реакции ²Н + ³Н около 80% энергии выделяется в виде кинетической энергии нейтронов, которые труднее тормозятся. Но на фоне необходимости достижения температуры ~ 500 миллионов градусов вместо 100 миллионов это преимущество выглядит несерьёзным.

В докладе сообщается, что необходимый для этой реакции 3Не можно добывать из лунного грунта, причём "по существующим оптимистическим оценкам, доля затрат на его добычу и транспортировку составляет 6% от стоимости выработанной реактором электроэнергии". Несомненно, речь идёт об очень оптимистических оценках, поскольку термоядерного реактора не существует, и перспективы его создания относят нынче на конец столетия. Тем не менее, легко видеть, что эта затея носит характер афёры вне зависимости от возможности технической реализации указанной термоядерной реакции. Затея рушится на производственных и транспортных расходах. Достаточно оценить только транспортные.

В расчете на один атом ³Не реакция даёт энергетический выход 18.3 МэВ или 29.3 10^-6 эрга или 3 10-12Дж. Или 1 Г гелия даёт 6 ¹⁰ Дж 1.4 10¹¹ кал. 1 Г нефти имеет теплотворную способность 10⁴ калорий, т.е. при 100% КПД термоядерной реакции ³Не приносит на единицу веса в 1.4 10⁷ больше энергии, чем нефть.

Допустим, что на Луне имеется контейнер с жидким ³Не. Что стоит его привезти на Землю? Американская программа "Аполлон" обошлась в 25 миллиардов долларов по ценам 1970 года. Было осуществлено 7 экспедиций, целью которых была доставка с Луны 3 человек и небольшого груза (порядка 50 кГ). Допустим, что в случае чисто грузовой задачи (без людей) каждая экспедиция могла доставить на Землю много больший груз - скажем 1 тонну. Таким образом, доставка 1 тонны обошлась бы примерно в 4 миллиарда долларов 1970 года или примерно 10 миллиардов долларов сегодня. С тех пор никакого прогресса по части удешевления ракетного транспорта не произошло - ракета Сатурн 5Б использовала самый эффективный двигатель - кислородно-водородный. Это означает, что килограмм гелия обойдётся в 10 миллионов долларов, т.е., будет стоить примерно в 10⁷раз дороже литра бензина. В пересчёте на цену энергии гелий будет примерно эквивалентен по цене бензину, но только при двух заведомо нереальных условиях: 1) что КПД термоядерной установки будет 100%, а сама она будет стоить на уровне тепловой электростанции, и 2) что на Луне кто-то бесплатно добудет и запасёт сжиженный ³Не.

По оценке, опубликованной С. Лесковым в "Известиях", для добычи 100 тонн гелия (требуемого для покрытия годичных энергетический потребностей Земли) нужно вскрыть лунный реголит на площади 23 тысячи км ² на глубину 10 метров и извлечь запасённый из солнечного ветра ³Не, отделив его от превалирующего ⁴Не. Чудовищная задача! Сколько это будет стоить? И какую для этого надо притащить на Луну технику? При этом надо иметь в виду, что 1 кГ массы, доставленный на Луну, обходится сейчас примерно в 1 миллион долларов, и уж не менее $ 100 000 в обозримом будущем.

Таким образом, все разговоры о добыче гелия-3 на Луне имеют смысл только в качестве аферы по "распилу" бюджета. Афера крайне привлекательная тем, что конечная (недостижимая!) цель будет планироваться на 50-100 лет вперёд. Это ли не мечта для солидной организации (типа РКК-Энергия + Институт Курчатова)?

Если же говорить о других целях освоения Луны, то можно утверждать, что нет такого сырья, которое было бы рентабельно добывать на Луне, если не иметь в виду философского камня. Есть только одна осмысленная цель - добыча новых знаний: на Луне разумно построить внеатмосферную стационарную обсерваторию, а также использовать Луну как промежуточную космическую станцию.

Е.Б.Александров, 2007- 2012.

(Площадь Луны равна ~ 38 миллионов квадратных километров, которые содержат ~ 1 млн тонн 3Не - по данным статьи Велихова и Смирнова).

А вот и возражение на этот выпад: при оценке транспортировки использованы расходы на программу "Аполлон", которые включали как затраты на прилёт людей на Луну, так и на их возвращение. Между тем, если строить ракету прямо на Луне, то тогда понадобится много меньше затрат на транспортировку груза на Землю. Так что надо развивать ракетостроение на Луне, там же строить скреперы и бульдозеры для грунтовых работ. Так победим!