Луна нам не светит и не греет

Один из многочисленных американских проектов обитаемой лунной базы.
Источник: Ad Astra, №7, 1997 г.

Небывалый рост цен на нефть, а также недостаточная безопасность и экологическая чистота традиционных атомных станций делают необходимым поиск альтернативных способов получения энергии. В основе одного из них лежит идея термоядерного реактора, работающего на изотопе гелия под названием гелий-3.

Минус термоядерной энергетики – сложность ее практической реализации: для этого требуется нагретая до многих миллионов градусов Цельсия плазма, удерживаемая в магнитном поле.

Эксперименты по приручению плазмы проводились в СССР/России на установке ТОКАМАК и в США – на стеллараторе, но лишь в конце июня этого года в Москве представителями ряда стран было подписано соглашение о строительстве на юге Франции в городе Кадараш Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER) – прототипа практической термоядерной электростанции. В качестве топлива ITER будет использовать фактически неисчерпаемый в природе элемент – водород, а точнее, ядра двух его изотопов – дейтерия и трития (Д-Т).

Итак, казалось бы, проблема поиска дешевого и экологически более чистого, чем уран, источника энергии решена. Зачем же в таком случае предлагать в качестве топлива гелий-3? Дело в том, что если синтез Д-Т все-таки высвобождает порядка 80% энергии в виде нейтронов, от которых требуется ограждать людей и окружающую среду, то при реакции дейтерия и гелия-3 нейтронов выделяется в сто раз меньше. Отпадает необходимость в дорогостоящих средствах защиты реакторов, да и снижается риск для работников электростанций, если в одном из данных средств неожиданно возникнет «брешь».

Но как добыть гелий-3? Рождается он на Солнце, отчего иногда называется «солнечным изотопом». Его общая масса там превышает вес нашей планеты. Разносится он в окружающее пространство солнечным ветром. Магнитное поле Земли отклоняет значительную часть этого ветра, а потому гелий-3 составляет лишь одну триллионную часть земной атмосферы. На Луне его значительно больше. Там он вкрапляется в лунный грунт – реголит (по составу напоминающий обычный шлак).

Толщина пропитанного гелием-3 слоя реголита составляет одну десятимиллионную часть метра, хотя постоянное перемешивание лунного грунта метеоритными бомбардировками приводит к тому, что местами данный изотоп можно найти и на глубине нескольких метров. Из-за этого оценки его общего количества на Луне разнятся от 450 тыс. до 4,6 миллионов тонн. По подсчетам Тимоти Свиндла, профессора геофизики из университета штата Аризона, среднее содержание гелия-3 в лунной почве составляет 1 грамм на 100 тонн. Таким образом, чтобы добыть за год тонну данного изотопа, потребуется перелопатить 100 млн. тонн лунного грунта, или 7 квадратных километров поверхности Селены. Это означает, что через несколько лет место добычи гелия-3 на Луне можно будет уже без труда различать с Земли в обычные бинокли.

Далее реголит придется нагреть до 800 градусов Цельсия, чтобы выделить из него данный изотоп. Но даже если гелий-3 удастся получить в чистом виде, то для его синтеза потребуется термоядерный реактор, который еще неизвестно когда будет создан и по конструкции будет сложнее, чем ДТ-реактор. Достаточно сказать, что если для синтеза дейтерия и трития требуется температура в 100 млн. градусов Цельсия, то для дейтерия и гелия-3 – в пять раз выше.

Большинство вышеизложенных фактов были проанализированы экспертами в ходе слушаний по вопросам будущего исследования и освоения Луны, состоявшихся в апреле 2004 года в подкомитете по космосу и аэронавтике комитета по науке палаты депутатов Конгресса США. Вывод специалистов был однозначен: даже в отдаленном будущем добыча гелия-3 на Луне совершенно невыгодна.

С мнением американских ученых и инженеров согласен академик Евгений Велихов, президент Российского научного центра «Курчатовский институт». По его словам, лететь на Луну за гелием-3 – это «полный нонсенс, особенно теперь, когда практическое освоение земного водорода в интересах термоядерной энергетики приобретает реальные очертания».

Разумеется, никто не говорит о том, чтобы прекратить изучение потенциальных возможностей использования «солнечного изотопа» в прикладных целях. Однако, как отметил Джон Логсдон, директор Института космической политики из Вашингтона, «космическое сообщество США не рассматривает добычу гелия-3 в качестве серьезного предлога для возвращения на Луну. Лететь туда за этим изотопом все равно что пятьсот лет назад отправить Колумба в Индию за ураном. Привезти-то он его может, и привез бы, только еще несколько сотен лет никто не знал бы, что с ним делать».