Лунный гелий-3 или Все пути ведут на Луну

[X]

В реальных земных условиях существуют сисиемы добычи природных ресурсов подобного уровня производительности - это угольные экскаваторы для добычи угля в открытых угольных бассейнах. Там производительность примерно (по памяти) один вагон ~50 т угля в 5 секунд.

Интересно, сколько такой весит? Оставляя за скобками прилагающийся к нему неслабый заводик по переработке грунта, боюсь доставка одной только высокопроизводительной землечерпалки может подорвать всю экономическую целесообразность, с учетом небольшого срока службы механики, особенно в условиях лунной пыли.

Вполне осуществимая задача для современной технологии. За исключением технологии и стоимости доставки такой махины на луну.

Эта задача может быть решена только методом налаживания производства подобной техники непосредственно на месте. И мне кажется, по затратам энергии этот способ значительно эффективнее.

Не думаю, что отправка на Луну машиностроительного завода со всем персоналом по строительству этих монстров обойдется дешевле.

[Вадим Семенов]

Предыдущий пост мой.

[X]

http://element114.narod.ru/Projects/he3.html   :

Интересные рассуждения о космических программах, нужных для получения запасов гелия-3, даны в статье кандидата технических наук, члена-корреспондента Академии космонавтики им. К. Э. Циолковского Юрия Еськова «За чистым топливом – на Уран, опубликованной в "Российской газете", 11 апреля 2002 года. Автор пишет, что еще эффективнее, чем на Луне, искать гелий-3 в атмосферах дальних планет гигантов, например, Урана, где гелий-3 составляет 1:3000 (что в тысячу раз больше, чем в лунном грунте). По предложению автора, «Добыча гелия-3 и доставка его к Земле должна вестись беспилотными одноразовыми космическими аппаратами ("танкерами"), электроядерный двигатель которых с мощностью 100 000 кВт работает в течение всего двустороннего полета. За 10 лет аппарат преодолеет трудно вообразимую дистанцию в 6 млрд. км. Заметим, что двигатель, способный преодолеть такое гигантское расстояние за приемлемое время (10 лет), может работать только на ядерной энергии, используя то же топливо, что и нынешние АЭС (в принципе можно лететь и на солнечных батареях, но тогда аппарат будет весить сотни тысяч тонн); более того, означенный двигатель является экологически очень "грязным". Фокус, однако, в том, что запускается он с высокой околоземной орбиты и вся жизнь его проходит в космосе, так что никаких экологических проблем для населения Земли он не создает.

      Система бесперебойного снабжения наземных ТЯЭС с суммарной мощностью 3 млрд. кВт будет состоять из периодически (четырежды в год) запускаемых с околоземной орбиты "танкеров". Запаса топлива аппарату хватит лишь в один конец: до цели он долетит с пустыми баками. Долетев до Урана и выйдя на орбиту, находящуюся в пределах атмосферы планеты, "танкер" начнет работать в режиме завода по разделению окружающей его атмосферы на компоненты: из сжиженного газа выделит товарный гелий-3 и водород, который используется как топливо для обратного полета; большая часть водорода и весь обычный гелий сбросятся за борт. Таким образом, обратная заправка (без которой задача возвращения нереализуема) оказывается фактически даровой. В результате полета на околоземную орбиту будет доставлено 70 тонн жидкого гелия-3; в каждый момент времени на трассе Земля – Уран будет находиться около 40 "танкеров".

      Возникает естественный вопрос: в какой степени существующие на сегодня технологии могут обеспечить функционирование такой системы? Ответ: большая часть этих элементов имеется, как говорят, "в железе", остальные – на уровне далеко продвинутых проектно-конструкторских разработок, частично доведенных до опытной стадии. Главная проблема тут – бортовая энергоустановка. К нынешнему моменту накоплен огромный положительный опыт создания и эксплуатации реакторов наземных АЭС с мощностью 4 млн. кВт при ресурсе до 30 лет; мощности реакторов атомных подводных лодок достигают 100 000 кВт при ресурсе в десятки лет, есть и отечественный опыт создания и эксплуатации уникальных малоразмерных ядерных установок для космических аппаратов с мощностями до 100 кВт; высокотемпературные реакторы для космических ядерных двигателей прошли испытания и в США, и в СССР. Что касается размеров запускаемого беспилотного аппарата (450 тонн, в том числе 200 тонн топлива), то он по порядку величины соответствует массе МКС (а в окончательном проекте масса МКС планируется еще большей); суммарный же годовой грузопоток на орбиту (1900 тонн) меньше, чем планируемый для стандартных программ (космическая связь, телевещание и т.п.). Подавляющее большинство элементов такого орбитального гелиево-водородного завода существует уже сегодня и благополучно действует в криогенной промышленности». Автор говорит, что даже при сегодняшнем уровне развития техники такой проект был бы вполне экономически рентабельным: «Отпускная цена электроэнергии в мире составляет от 5 до 10 центов за кВт. ч. Из простейшей арифметики видно, что доставка с Урана гелия-3 будет оставаться рентабельной даже при цене 1 тонны в 10 млрд. долларов. Цена же выведения на орбиту одного подобного завода составляет 10 млн. долларов за тонну (кстати, такова сегодняшняя цена золота), а в ближайшей перспективе многоразовые носители снизят эту цену до 1 млн. долларов за тонну выводимого груза.».

[X]

Мне представляется, что если все же потребуется именно гелий для безнейтронной реакции, то его будут добывать из атмосфер планет-гигантов.

Э... Зачем мешать народу Луну отработать?...

Там концентрация повыше, а переработка газов неизмеримо проще, чем грунта.

А какая там концентрация?
 

Такая установка может плавать в атмосфере как аэростат, наполненный побочным водородом от сепарации газов атмосферы или просто подогретой сбрасываемым реактором теплом атмосферой.

Может и плавать... как аэростат. Да только зачем с разгоном-торможением орбитальных скоростей связываться? Гелий собирается низкоорбитальным заводом -прямоточником. Движки - только для компенсации сопротивления атмосферы.  
[/quote]

[Athlon]

Сколько стоила программа Апполон (в современных ценах)? Сколько стоит строительство и эксплуатация МКС? Почему это куда более масштабный проект должен стоить меньше?

А почему он должен стоить больше или даже столько же? Учитывая накопленный опыт и то, что первые 10-15 лет "гелиевый проект" является лишь приложением к лунной программе?

Короче говоря, более-менее детальных расчетов нет.

Увы. По крайней мере, у меня, по крайней мере, сейчас. Свои оценки предложить можете?

Ну что ж, давайте считать. Ориентируемся на современный уровень технологий (т.е. одноразовые химические ракеты), а не на всякие ядерные двигатели и воздушно-космические системы, поскольку последних нет, неизвестно когда появится и сколько будет стоить.
Для начала, оценим необходимый грузопоток по трассе Земля-Луна. Для этого сначала надо определиться с конфигурацией системы добычи гелия-3 и способом ее создания.
Для начала, примем, что все компоненты системы, по крайней мере пока, придется тащить с Земли, поскольку считать, во что обойдется создание на Луне горнодобывающей, металлургической и машиностроительной промышленности я не готов
Далее, на какие объемы добычи ориентируемся? Давайте для начала 10 тонн гелия-3 в год.
Далее, конфигурация системы. Предлагаемый Вами вариант комбайна: Скорость 5 км/ч, ширина захвата 3м, мощность соскребаемого слоя 0,5м, работает 300 дней в году. На борту, соответственно, ядерный реактор, про выпаривания солнечными концентраторами забываем, поскольку работать будем и ночью. Значит, в час мы имеем 0,5м*3м*5000м*1,3т/м3=9,75 тыс.тонн переработки реголита, в год соответственно 9,75*24*300=70200 тыс.тонн реголита или 0,7т гелия-3.
Значит, для выполнения нашей задачи нам нужно всего 14 комбайнов.
Теперь попробуем определить, сколько такой комбайн может весить. Для этого определимся с мощностью реактора. Он должен обеспечивать: а) выпаривание газов б) разделение газов в) передвижение всей системы
Итак, сколько нам нужно энергии на выпаривание? В час поток у нас 9750 тонн реголита, в секунду 9750/3600=2,7т. Как тут до меня уже посчитали, тепла придется подводить больше ГИГАВАТТА. И это еще без затрат на разделение и перемещение! Т.е. чтобы добыть 10т гелия-3, по Луне должно ползать 14 Смоленских АЭС. Сколько при этом понадобится Шаттлов-С или Энергий, я считать не хочу. И стоить это, имхо , будет дороже 10 млрд.$

Себестоимость энергии на ИТЭРе? Да она ж вообще не при чём.
 
Как это не при чем? А исходя из чего мы будем оценивать себестоимость энергии на серийном реакторе? Только из теоретических расчетов?

Капзатраты включатся в стоимость электроэнергии. А включать в неё стоимость овладения технологией - некорректно. Как и включать стоимость серийных электростанций в стоимость овладения технологией.

А кто предлагает включать стоимость ИТЕРА в себестоимость? Это межгосударственный научный проект.
Вы предлагаете коммерчески выгодный проект. Значит, в себестоимость киловатт-часа у нас войдет:
1) Капитальные затраты на создание системы добычи гелия-3 и его транспортировки
2) Эксплуатационные затраты на работу этой системы
3) Капитальные затраты на строительство термоядерных электростанций
4) Эксплуатационные затраты на работу электростанций (кроме топлива)
5) Прибыль (хотя бы 10%)
6) Амортизация всего хозяйства
7) Проценты по кредитам
Налоги
И мы уложимся хотя бы в 10 центов за квт.ч?

Можно. Но если к рисункам прилагаются какие-то расчёты, да еще подкреплённые каким-никаким экспериментам - это уже кое-что.

"какие-то расчеты" и "какие-никакие эксперименты" это серьезно...

"Похоже" это хорошо... Сам реактор может и попроще, но вот насчет стоимости топлива с Луны....

Я же приводил оценки на первой странице топика.

Ваши оценки просто умиляют. Стоимость доставки 7 т гелия-3 с Луны на околоземную орбиту - 30 млн $ (тридцать миллионов долларов)!!!
За эти деньги сейчас можно запустить не очень большой спутник (около тонны) на низкую орбиту.
Откуда такой оптимизм?

Ну вы же понимаете, что ИТЭР - не сможет. ИТЭР - экспериментальная установка, стоимость серийных реакторов явно будет в разы, если не на порядки, дешевле. К тому же даже стоимость экспериментального ИТЭРа (4,7 млрд.) не является экстраординарной - постройка АЭС стоит не менее миллиарда.

Сколько будет стоить серийный термоядерный гелиевый реактор электрической мощностью в 1000 МВт?

Точные расчёты сейчас проделать невозможно. Оценки сделать можно.

Приведите цифры, пожалуйста. И их обоснование.

Так о чём и говорю. ИТЭР заработает через 10 лет, еще через 5 лет накопится опыт. Как раз тогда и нужно будет крепко задуматься о массовой добыче гелия на Луне. Основу для таких раздумий к этому времени уже надо иметь - за счёт лунной программы.

Вот и чудно! А пока закартируем гелий-3 и привезем на Луну переносную установку по выпариванию из реголита.
А через 15 лет "крепко задумаемся"

Т.е. потепление есть, но чем оно вызвано и чем грозит - непонятно.

Подавляющее большинство климатологов сейчас всё же сходятся на том, что дело в парниковом эффекте. Могут ошибаться? Ну могут, наверное. Непогрешим, как известно, только папа римский, и то не всегда. Однако с высокой вероятностью дело именно в парниковом эффекте. Велики риски, очень велики (по одному из определений, риск - это сумма произведений ущерба, вызванного неким событием, на вероятность данного события). Это касательно того, чем вызвано. А чем грозит - последствия настолько масштабны, что подумать страшно. Например, если исчезнет полярная шапка - практически наверняка полностью перестроится циркуляция в океане и в атмосфере, изменится весь мировой климат (повторятся события, уже имевшие место в геологической истории Земли). Это перспективы относительно дальние, но уже сейчас есть "звоночки" - например, не первое по счёту наводнение в Европе. На какие суммы, интересно, там ущерба набежало?

Это уже оффтоп, конечно, но напоследок скажу - вопрос чрезвычайно спорный. Поэтому США Киотский протокол так и не ратифицировало, а Россия ратифицировала по политическим соображениям, вопреки мнению, например, Академии наук.

А вообще-то обсуждение экологии и сравнительной экономики  разных типов энергетики лучше бы вынести в другое место. Здесь это всё же оффтоп.[/quote]

Ну не совсем. Если мы начинаем считать экономику, то без сравнения с альтернативами нам не обойтись, иначе мы полностью отрываемся от реальности. А экономика, в данном случае, решает все.
Для меня альтернативы очевидны - рост энергопотребления должен в ближайшие 20-30 лет покрываться за счет гидоэнергетики, приливной и ветровой энергетики, а также АЭС. Лет через 30, ВОЗМОЖНО, появится экономически эффективный термояд.
Но это альтернативы, а в реальности все равно будут жечь газ и в меньшей степени уголь.

[walt]

вопрос
скольки баррелям нефти равен кг гелия3 по энергетике
и как эта разница выражается разница в деньгах

кстати
харвестеры  
перепахивать тонны грунта а на выходе будет куча металлов и газов и чуть чуть искомогг 3 НЕ
зачем  тратиться на металлы может их просто выбрасывать в отвал благо что ветром не унесет

[Васил Жеков]

Эти прикидки делались неоднократно. Каждый раз приходит кто-нибудь новый и говорит: "А солнечные батареи - это хорошо!" Сами знаем, что хорошо. Но дорого.

Посмотрите сами - дорого кажется? А не так уж и дорого - за то совершенно екологически чисто и никаких других затрат кроме начальние.
http://store.yahoo.com/affordablesolar/offgridhomesolarkit.html
Да есчо лет через 10 будет стоит наверняка разьи менее...

Водород - это само по себе. Это не источник электроэнергии, а наоборот - потребитель.

Ето конечно так, только одна маленкая особеность - водорода можно индустриально производить в пустьинях на той самой сольнечной енергии и потом очень дешево переносить куда хочете.

А все ети планьи на НЕ3 и луне - абсолютная химера на сегодняшной день, они совершенно не продуманньи с економической стороне.

[Fakir]

Татарин

Почему-то в памяти 40 засело... Откуда?

40 тонн - это оценки Головина для энергетических потребностей СССР 1991-го года.
Американские оценивают в 25 тонн - но не прямо, по энергии, а косвенно, через приобретаемое США для производства энергии топливо. Меня удивляет такой разрыв, но, видимо, дело в том, что энергетика США на ископаемом топливе составляет лишь часть всей энергетики (плюс, может быть, в США есть частные электростанции?). На АЭС приходится 20% (хоть их и не строят с 79-го). ГЭС - еще 10%. То есть с учётом только АЭС и ГЭС получаем уже не 25, а 35 тонн. Поскольку ГЭС выкидывать не будем, то нужно около 32 тонн в год. Штаты производят 25% мировой электроэнергии, значит, мировые энергетические нужды могут быть удовлетворены при добыче 150 тонн в год. 150 в год - конечно, перспектива дальняя, 50-60 лет.

"Термоядерная мафия непобедима!" (С) один больной, заблудший как-то на Авиабазу (он все порывался ее победить и спасти от нее мир).

Он там до сих пор бродит Неизлечимое существо

[Fakir]

Pavel

Не. Так не пойдет. Так коас основная нагрузка придетьс по такому сценарию именно на Не3 то и эти расходы нужно добавить к этому проекту

Не согласен. Скажем, гиперзвуковые аппараты Пентагон финансирует совершенно независимо от какой бы то ни было космической программы. Лунную базу США хотят делать потому, что они хотят её делать, гелий не заявлен в качестве основной цели.

Смертельно. Лучше потратить сейчас полмиллиарда но начать работу на самом насыщенном участке, чем разгрузить аппаратуру и вдруг обнаружить что по каким-то причинам здесь Не3 нет.

Чтобы гелия-3 совсем не оказалось - такого просто не может быть. Самое поганое - может оказаться в разы меньше. И то вряд ли. Но разведать, конечно, надо, и способы есть - довольно надёжные и недорогие, так что полмиллиарда не понадобится.
Есть довольно чёткая взаимосвязь между насыщенностью реголита гелием и содержанием в нём титана. Долю титана в реголите, надо полагать, можно определить даже с орбиты, спектрометрически. А может быть, даже с Земли. Так что закартируем.

Разработан в авральном порядке ВНИИТрансмаш для работы на ЧАЭС.

Тьфу ты, как я его не узнал  Ракурс непривычный.

[Fakir]

Давайте еще прикинем пару циферок касательно нашего "любимого лунного трактора". Теперь уже по энергетике.

Удельная теплоемкость реголита равна 0,177 кал/г-град, или 740 Дж/кг-град (конечно, при температуре в 700 С теплоёмкость несколько изменится, но нам важен порядок величины). Лунным днём температура поверхности Луны может достигать 120 по Цельсию. Значит, достаточно нагреть реголит на 700 градусов. При мощности комбайна в 1 МВт можем прогреть в секунду 2 кг реголита. Тогда в час перерабатываем 15 тонн, в год - 100 000 тонн. Т.е. как раз на 1 кг гелия-3.
Да, оказалось, что критичны ограничения не по "скорости забора" реголита, а по энерговооружённости... Ну что ж, энерговооружённость порядка мегаватта - десятка мегаватт вполне реалистично смотрится (конечно, без ядерного реактора уже не обойтись), при этом комбайн нарабатывает несколько килограммов гелия-3 в год. Нормально.  

Выходит, что ползать можем хоть с черепашьей скоростью - лишь бы наскрести за час пару десятков кубов реголита. Раз узкое место не скорость, а энергетика - целесообразно днём соскребать относительно тонкии сильно прогретый слой реголита (видимо, 5-10 см), а ночью (по крайней мере, в начале ночи) наоборот, зарываться поглубже, до слоя, еще не успевшего остыть.

Разумно комбинировать ЯЭУ с солнечной энергетикой - например, при помощи зеркал-концентраторов разогревать реголит прямо на поверхности Луны, перед тем, как забрать его на борт.

[Fakir]

Вадим Семенов

Ну не фига себе!  30 км/ч по пересеченной местности да еще с сосребанием полметра грунта при этом!

Как выяснилось - такие скорости не нужны. Даже и 1 км/ч много будет.

только высокопроизводительной землечерпалки может подорвать всю экономическую целесообразность,

Тоже не нужна.

с учетом небольшого срока службы механики, особенно в условиях лунной пыли.

А почему он должен быть небольшим, и в чём такие уж особенности работы в "условиях лунной пыли"?

Вот что пишут о пробе грунта, доставленной Луной-16 (бурение до глубины 35 см, общая масса пробы 101 г):
http://epizodsspace.narod.ru/bibl/ejeg/1971/71.html

Бур был заполнен реголитом, представляющим собой разнозернистый порошок, который легко формуется и слипается в отдельные рыхлые комки. Эта особенность существенно отличает реголит от земной бесструктурной пыли; по этому свойству он напоминает влажный песок или комковатую структуру земных почв. Зернистость реголита увеличивается с глубиной; преобладают зерна со средним размером ок. 0,1 мм.

"Напоминает влажный песок" - вроде бы совершенно ничего страшного. Правда, напоминает, вероятно, в атмосфере, в вакууме может вести себя немного по-другому - но что в нём такого смертельного для механики?

[Fakir]

foogoo

У меня есть сомнения в возможности трактора загребать с такой скоростью...

Как выяснилось, это не критично. Достаточно загребать пару десятков тонн (т.е. десяток кубов) реголита в час. Явно не проблема.

Если говорить о требуемой производительности, то тут возможен только вариант с аналогом угольного комбайна с выпаривателем гелия на борту.

На борту выпариватель газов, разделение проводится отдельно.

Вполне возможно иметь "на борту" посадочную площадку для космических челноков.

Да ну что вы! Такую точность посадки просто невозможно обеспечить.

За исключением технологии и стоимости доставки такой махины на луну.

Один комбайн, видимо, будет иметь массу в пределах 10 тонн (без балласта). Немало, но не что-то совсем уж нереальное. Доставить их нужно для начала (лет через 20) буквально пару штук, для отработки технологии. Через 30 лет увеличить парк до нескольких сотен машин.

Эта задача может быть решена только методом налаживания производства подобной техники непосредственно на месте.

Это, увы, выглядит совершенно нереальным в ближайшие лет 30-50...

[Fakir]

Athlon

Ну что ж, давайте считать.

Давайте.
"Не надо спорить, давайте считать" (с) Волластон

Ориентируемся на современный уровень технологий (т.е. одноразовые химические ракеты), а не на всякие ядерные двигатели и воздушно-космические системы, поскольку последних нет, неизвестно когда появится и сколько будет стоить.

Вот это зря. Добывать тонну в год нам понадобится через 25-30 лет, не раньше. Так что закладываться на сегодняшний уровень бессмысленно. ВКС к тому времени с очень высокой вероятностью будут - по ГПВРД довольно активно работают, тот же Пентагон вкладывает очень неслабые деньги. Ядерные двигатели - РД-0410 почти есть, нужно только освежить память, реанимировать стенды. Это будет стоить денег, но вполне вменяемых, сроки - несколько лет. ЭРД - просто есть. Космические реакторы - тоже. В России давно существуют и эксплуатируются космические реакторы на электрическую мощность до 10 кВт с ресурсом до 1 года, в настоящее время у нас же разрабатываются реакторы на эл. мощность до 100 кВт с ресурсом до 10 лет. В Штатах тоже кое-что есть.

Далее, на какие объемы добычи ориентируемся? Давайте для начала 10 тонн гелия-3 в год.

Для начала это очень много. Для начала - от 100 кг до 1 тонны в год (позже дам обоснование таким цифрам).

Далее, конфигурация системы. Предлагаемый Вами вариант комбайна: Скорость 5 км/ч, ширина захвата 3м, мощность соскребаемого слоя 0,5м, работает 300 дней в году.

Вводные данные придётся изменить - см. предыдущий пост.

На борту, соответственно, ядерный реактор, про выпаривания солнечными концентраторами забываем, поскольку работать будем и ночью.  

Реактор - разумеется. Но про концентраторы тоже не забываем. Весят немного, а производительность днём повысят.

Для этого определимся с мощностью реактора. Он должен обеспечивать: а) выпаривание газов  в) передвижение всей системы

Должен.

б) разделение газов

А вот этого как раз ему делать не надо. Разделение требует криогеники, навешивать её на комбайн - очень сложно и нецелесообразно. Разделением будут заниматься на полустационарной станции, оснащённой криогеникой. Комбайн только выпаривает газы, потом баллоны с накопленным первичным газовым сырьём перевозятся на станцию переработки.

Мощность реактора берем порядка 1-10 МВт.

А исходя из чего мы будем оценивать себестоимость энергии на серийном реакторе?

Из стоимости гелия, которая складывается из стоимости добычи и транспортировки на Землю, и в которую НЕ включаем расходы по созданию лунной системы добычи (ну или включаем, если угодно, но со сроком амортизации в 100 лет). Из амортизации реактора (возьмём срок службы - 40 лет, стоимость постройки энергоблока на 1 ГВт - 1 млрд.).  И из стоимости непосредственно эксплуатации - предположим, что она равна стоимости эксплуатации АЭС (такая оценка, вероятно, окажется даже завышенной).

Вы предлагаете коммерчески выгодный проект.

Да где ж я такое говорил?!

Ваши оценки просто умиляют.

Они, откровенно говоря, не мои  Согласен, такие оценки могут вызывать некоторые сомнения. Но абсолютно нереалистичными они мне не кажутся.

Стоимость доставки 7 т гелия-3 с Луны на околоземную орбиту - 30 млн $ (тридцать миллионов долларов)!!!
За эти деньги сейчас можно запустить не очень большой спутник (около тонны) на низкую орбиту.
Откуда такой оптимизм?

В деталях это надо бы у Кульчински выяснить (надеюсь, что выясню).
Соображения можно высказать следующие: подъём единицы массы из гравитационного колодца Земли - самый энергоёмкий и дорогой процесс из всей транспортной цепочки в системе Земля-Луна. Транспортировка грузов "вакуумными" многоразовыми буксирами с орбиты Луны на околоземную орбиту - на порядки дешевле.  

Сколько будет стоить серийный термоядерный гелиевый реактор электрической мощностью в 1000 МВт?

Полагаю, порядка миллиарда.

Вот и чудно! А пока закартируем гелий-3 и привезем на Луну переносную установку по выпариванию из реголита.
А через 15 лет "крепко задумаемся"

Вот и пришли к согласию:) Давайте вы еще согласитесь начать проработки комбайна (расчёты и натурные эксперименты, расходы смешные) - и по рукам :wink:

Ну не совсем. Если мы начинаем считать экономику

Так здесь предлагается считать только экономику гелия, и сравнивать с другими вариантами. Саму же экономику этих вариантов лучше считать в другом месте.

И - не забывать об экологии. Жечь уголь, говорите - но это ж гадость та еще, скажем, если энергоснабжение только Москвы перевести на уголь, в атмосферу ежегодно пойдут десятки тысяч тонн сажи и сернистого ангидрида. Это даже при существующих технологиях очистки.

[Fakir]

Попробуем составить то, что на Западе называют roadmap - распишем потребность в гелии и лунных комбайнов. Все, предположения, разумеется, достаточно гипотетичны.

1. Полагаем, что в год "X" (через 25-30 лет, может, даже раньше)  вступает в строй и успешно функционирует экспериментальный гелиевый реактор "Гелиос". Мощность порядка 1 ГВт. Годовое потребление гелия при непрерывной работе - порядка 100 кг. В принципе, на год-другой можно обеспечить потребности "Гелиоса" за счёт земных запасов, тем более, что экспериментальный реактор будет работать не непрерывно, но получать гелий с Луны в количестве хотя бы 1-10 кг в год было бы уже желательно. Тем более что несколько экспериментальных комбайнов, необходимых для отработки технологии, будут выдавать как раз столько.

2. После года успешной работы "Гелиоса" все страны-участницы проекта начинают строить у себя минимум по одной электростанции гигаваттного уровня - для нужд энергетики, а главное - для освоения технологии и подготовки собственных специалистов. Таким образом, еще лет через 5 (т.е. через 30-35 лет) в мире имеется около 10 гелиевых реакторов суммарной мощностью от 20 ГВт. Суммарная годовая потребность в гелии составит 2-3 тонны. Без лунного гелия уже не обойтись. Соответственно на Луне должны работать несколько сотен комбайнов.

3. Дальнейшая постройка гелиевых реакторов будет обусловлена уже множеством факторов - возможностью обеспечить добычу на Луне, потребностями в электроэнергии, возможностями стран вложить деньги в постройку электростанции и т.п. Темпы оценить сложно, но потребность в гелии за 10-20 лет вырастет до величины порядка 10 тонн. Число комбайнов возрастает до 3-5 тысяч.

Итого нужно иметь на Луне комбайнов:
Через 15-20 лет - 1-2 маломасштабных опытных экземпляра.
Через 25 лет - 1-2 полномасштабных, для отработки технологии и накопления первоначального запаса гелия-3 для строящегося "Гелиоса" (вступит в строй через 5 лет).
Через 30 лет - от 5 штук.
Через 35 лет - от 100.
Через 50 лет - от 2 000.

[Athlon]

А, ну на таких условиях мы согласны
Сказать, в каком состоянии будет энергорынок через 30 лет и как разовьются космические технологии - сказать трудно. Чем черт не шутит, может, и правда к тому времени игра будет стоить свеч. Поживем (доживем)-увидим... А бумажные и не сильно масштабные экспериментальные проработки не должны стоить много.

Хотя и тут остаются вопросы.

В этой схеме, на мой взгляд, узким местом становится стационарная установка для криогенного разделения. Ее-то придется делать почти сразу, иначе комбайны имеют мало смысла. Надо бы прикинуть ее стоимость...
Перенос криогеники на стационарную базу приведет к тому, что комбайны будут много времени и энергии тратить на перемещение к базе и обратно, причем чем дольше эксплуатируем данный участок, тем дальше ехать. Делать криогенную часть мобильной - значительное усложнение и так непростой системы.

А кстати, каков КПД гелиевого термоядерного реактора? Cколько гелия кушаем на каждый миллиард киловатт-часов?

Да, солнечные концентраторы нам сильно не помогут, солнечная постоянная 1,36кВт/м2, при площади 100м2 (вряд ли комбайн утянет больше) и самых идеальных условиях получаем всего 136 Кдж, что позволяет прогревать примерно 250 грамм грунта в секунду. Не уверен, что возня с ними стоит того, лучше на сэкономленный вес реактор чуть мощнее поставить.

Далее,надо бы оценить, сколько будет весить реактор на 10мвт (с биологической защитой!), каким образом мы собираемся нагревать грунт, каковы будут КПД и масса систем отбора мощности реактора и нагрева грунта. Нагретую до 700гр. газовую смесь надо будет охлаждать, а то она при сжатии еще нагреется, никакие баллоны не выдержат. А охладим, некоторые фракции могут сконденсироваться (а то и замерзнуть прямо в баллоне или в трубопроводах). Как бы в результате у комбайна не получилась такая масса, что и с места не сдвинешь.

[Athlon]

Athlon

И - не забывать об экологии. Жечь уголь, говорите - но это ж гадость та еще, скажем, если энергоснабжение только Москвы перевести на уголь, в атмосферу ежегодно пойдут десятки тысяч тонн сажи и сернистого ангидрида. Это даже при существующих технологиях очистки.

Я тоже против сжигания угля, хотя, справедливости ради, надо сказать, что экологически относительно безопасные и экономически приемлемые технологии его сжигания есть (комбинированный парогаговый цикл с газификацией, сжигание в кипящем слое). Другое дело, что пока без этого не обойтись...
Я вообще за Туруханскую ГЭС - 20Гвт, 46 Твт.ч/год - конфетка!

[X]

Koroche, razrabotat' chertezq i tehnologiju sborku, Zabrosit' na lunu desjatok stankov ( kak mozno menshe po tehnologii)i delat' vsjo tam esli ne iz lunnogo grinta to iz zavoznogo sqrja)....da vq chto titannovqe buldozerq eto ze mechta kombainjora.... a na raketah vozit' personal....

[Татарин]

Эти прикидки делались неоднократно. Каждый раз приходит кто-нибудь новый и говорит: "А солнечные батареи - это хорошо!" Сами знаем, что хорошо. Но дорого.

Посмотрите сами - дорого кажется? А не так уж и дорого - за то совершенно екологически чисто и никаких других затрат кроме начальние.
http://store.yahoo.com/affordablesolar/offgridhomesolarkit.html
Да есчо лет через 10 будет стоит наверняка разьи менее...

Ага. А если посчитать и головой подумать?

24399 долларов за 167 Вт солнечную батарею со всем необходимым для ее нормального использования.
Служит она 25 лет. За это время на экваторе она выработает около 10950квт*ч. Получается 2.22 доллара за квт*ч.
В моей местности 1 квт*ч стоил бы 4.5 доллара за квт*ч.
А из розетки она стоит где-то 10 центов за квт*ч. Почувствуйте разницу!

Насчет "никаких других затрат" - Вас обманули. Или Вы сами себя обманываете.
http://store.yahoo.com/affordablesolar/836.html
Вот эта батарея из комплекта имеет срок службы 10 лет и стоит 189 долларов... аккумуляторы быстро изнашиваются...
http://store.yahoo.com/affordablesolar/xaswseiiin1.html
Вот этот инвертор из комплекта имеет гарантию 2 года и стоит 1999 долларов... и Вы верите, что он без единой неисправности проработает 25 лет? Если б это было так, у него и гарантия была бы лет на 10.

Ну и так далее по списку.

Насчет "экологически чисто" - это тоже вранье.

А теперь самое главное: ну возьмите Вы эти 24000 долларов и заплатите Вашему поставщику электричества. И будете обеспечены электричеством без необходимости чинить эту систему, в любое время дня и в любом количестве.

На самом деле - ТОЛЬКО начальные вложения, а дальше - НИКАКИХ затрат.

Водород - это само по себе. Это не источник электроэнергии, а наоборот - потребитель.

Ето конечно так, только одна маленкая особеность - водорода можно индустриально производить в пустьинях на той самой сольнечной енергии и потом очень дешево переносить куда хочете.

А все ети планьи на НЕ3 и луне - абсолютная химера на сегодняшной день, они совершенно не продуманньи с економической стороне.

Вы попробуйте продумать с экономической стороны Ваш план прроизводства водорода с помощью СБ... и Вы увидите, что Луна-то, оказывается, - не такая и далекая...

[RDA]

Мне представляется, что если все же потребуется именно гелий для безнейтронной реакции, то его будут добывать из атмосфер планет-гигантов. Там концентрация повыше, а переработка газов неизмеримо проще, чем грунта. Практически никакой черезвычайно подверженной к поломкам механики (особенно в условия абразивной лунной пыли), только насосы, качающие чистые газы без мех. примесей. К тому же насосы легко резервировать и переключать венелями, в отличие от колес, ковшей, транспортеров, измельчителей, сепараторов и прочего.

Интересные рассуждения о космических программах, нужных для получения запасов гелия-3, даны в статье кандидата технических наук, члена-корреспондента Академии космонавтики им. К. Э. Циолковского Юрия Еськова «За чистым топливом – на Уран, опубликованной в "Российской газете", 11 апреля 2002 года. Автор пишет, что еще эффективнее, чем на Луне, искать гелий-3 в атмосферах дальних планет гигантов, например, Урана, где гелий-3 составляет 1:3000 (что в тысячу раз больше, чем в лунном грунте) ».

Целиком согласен с предыдущими ораторами.
Если нужен гелий-3 и появление гелиевого реактора ожидается не раньше чем через 40-50 лет, то лучше всех этих заморочек с Луной, вложиться в разработку транспорта способного осуществлять перелеты околоземная орбита-Уран. Такая задача в основном укладывается в транспортную задачу.

На этапе ее отработки можно будет осуществить совершенно фантастические по сегодняшним меркам проекты по исследованию внешней солнечной системы, без преувеличения позволяющие еще раз переоткрыть солнечную заново. От исследования атмосфер планет-гигантов и их спутниковых систем, до исследования астероидов и ТНО. Да и любители флаговтыкательства не останутся в накладе.

Такая задача – отличнейший стимул для разработок ЯРДов, а затем скорейшего перехода на ТЯРД. В то время как "болтаясь" в окрестностях Земли нет стимула для отказа от "химии".  

Если требуется ускорить процесс отработки такой транспортной системы, то этому может послужить идея академика П.Л. Капицы о вывозе РАО в космос. И если нашлись бы веские причины не утилизировать их на Луне, никто не запрещает реализовывать другие возможности их утилизации за пределами сферы действия земного тяготения.

[Athlon]

Еще пара моментов.
Что-то мне подсказывает, что кроме всяких СО2 и Н2О из реголита при 700 градусах будут возгоняться и другие любопытные соединения, в т.ч. и с металлами. А потом все это дело будет осаждатся на аппаратуре и устраивать веселую жизнь. Точных данных по этому поводу у меня нет, если у кого есть, поделитесь, плиз. Вообще, сколько газов выделяется при нагревании, например, тонны реголита до 700 градусов? Какие это газы (кроме перечисленных на 1 странице), сколько их, в том числе и малых состовляющих?
Кроме того, в реголите попадаются, и довольно часто, неслабые камни, значит, мы будем иметь достаточно быстрый износ рабочих органов грунтозаборника, а также периодические поломки как их, так и в подводяще-отводящем тракте.
Вообще комбайн получается довольно экстремальной машиной для работы в экстремальных условиях. Похоже, ломаться он будет весьма и весьма часто, а срок службы иметь явно не 40 лет

Да, и еще вопрос -  может, кто знает, какие габариты, вес и энергопотребление имеют существующие сейчас установки, позволяющие сжижать гелий?