Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 02
Однако лунную программу вскоре свернули: внимание физиков-термоядерщиков было приковано тогда в основном к запуску очередного токамака, который, по расчетам, должен был вот-вот дать первый промышленный ток.
Об экзотическом проекте на время забыли. Вторая волна интереса к нему возникла лишь в конце 80-х годов, когда стало понятно: скоро термояда ждать не приходится. Физики требовали новых ассигнований на строительство еще более крупной установки для термоядерного синтеза, а правительства даже ведущих стран мира раскошеливались все с меньшей охотой. Тем более что после Чернобыля стало ясно: и в токамаках в ходе обычного дейтерий-тритиевого цикла тоже накапливаются радиоактивные вещества, которые потом неизвестно куда девать.
Тогда исследователи обратили внимание на еще одну экологически безопасную разновидность получения энергии с помощью термоядерной реакции. Она основана на синтезе дейтерия и нерадиоактивного изотопа — гелия-3. Важно, что продукты этой реакции также нерадиоактивны — это протоны с энергией 14,7 МэВ (которые к тому же можно непосредственно трансформировать в электричество, не обращаясь к тепловому циклу с его малым КПД) и обычный гелий-4 с энергией 3,6 МэВ, достаточной для самоподдержания термоядерного синтеза.
Возможны здесь, правда, и побочные ветви реакции, уже с радиоактивными продуктами. Это слияние двух ядер дейтерия, дающее либо тритий и протон, либо гелий-3 и нейтрон. Но доля обоих процессов в полной суммарной энергии синтеза при указанной температуре не превышает 2 %.
ГДЕ ВЗЯТЬ ГЕЛИЙ-3
Итак, использование смеси дейтерий-гелий снижает общую радиоактивность по сравнению с обычным дейтерий-тритиевым циклом более чем в 50 раз. Значит, при сопоставлении с АЭС равной мощности радиация здесь уменьшается в 1000 раз и более; другими словами, трагедия масштаба Чернобыля была бы в таком реакторе лишь событием микрорайонного значения.
В обстоятельной работе И.Н.Головина (Институт атомной энергии имени И.В. Курчатова) был дан принципиальный расчет и обоснована целесообразность токамака-реактора на горючем дейтерий-гелий-3. Конечно, с одной стороны, работа с таким горючим породила бы новые трудности. Главное — требуемая температура плазмы должна достигать здесь 700 млн. градусов, а значит, необходимо и более сильное магнитное поле. Но зато значительно упрощается обустройство реактора. Благодаря резко сниженной радиации, например, отпадает необходимость в биологической защите, что значительно упрощает конструкцию самого токамака.
Словом, все складывалось прекрасно, за исключением «пустяка»: гелия-3 на Земле чрезвычайно мало. В атмосфере его концентрация составляет лишь 10–11, и, видимо, примерно такова же она в минералах. Конечно, на земном гелии-3 можно вести исследовательскую работу, можно даже снабдить им несколько промышленных реакторов, но энергетику планеты этим не обеспечить.
И тогда взгляды исследователей вновь обратились к Луне — уж там-то гелий-3 в полном смысле слова валяется под ногами. Однако тут грянула перестройка, затем кризис в районе Персидского залива… Про лунную программу не то чтобы забыли, но отложили ее на дальнюю перспективу. Как-никак, согласно прогнозам, угля, газа и нефти на ближайшие полвека нам должно хватить, а уж потом что-нибудь да придумаем…
НЕ БЫЛО БЫ СЧАСТЬЯ…
По словам ведущего научного сотрудника Курчатовского института, кандидата физико-математических наук Ю.Н. Смирнова, нынешний виток интереса к лунному термояду не случаен. Как известно, ныне по соглашению с американцами должны быть уничтожены ракеты СС-18, известные на Западе как «Сатана». Но не уничтожать же их без толку. И ученые предложили использовать ракеты для оценки эффективности предлагаемого проекта…
Расчеты показывают: с помощью ракет СС-18 вполне реально забросить на Луну необходимое технологическое оборудование. С помощью автоматического модуля вполне можно оценить на практике, действительно ли так легко добыть гелий-3 из лунной породы, как это получается в земных условиях.
Если понадобится, исследователи внесут в этот цикл необходимые коррективы, а затем отправят на Луну еще одного автоматического разведчика. Когда выяснится что можно наладить добычу гелия-3 в производственных масштабах, на Луну отправятся космонавты для развертывания полномасштабного завода по производству и сжижению гелия-3, а также для организации бесперебойной поставки его на Землю.
Надо сказать, что землянам понадобится не так уж много сжиженного гелия-3. Как показывают расчеты, одной тонны в год вполне достаточно для того, чтобы обеспечить энергией всю нашу планету! Так что возить гелий со спутника Земли окажется вполне выгодно, даже с учетом затрат на запуски лунных ракет, переработку гелия, его транспортировку, прочих транспортно-производственных расходов, а также с учетом стоимости разработки и строительства реактора, который будет работать на лунном сырье. Уже разведанных его запасов, между прочим, хватит нам как минимум на 1000 лет.
ПО ЛУНЕ ПОЙДУТ КОМБАЙНЫ
Итак, основные принципы данного проекта ясны. Осталось утрясти детали. И вот сегодня специалисты разных стран, в том числе России, прорабатывают различные варианты реализации будущих энергетических программ по переработке и использованию лунного грунта. Рассматриваются наиболее перспективные районы Луны для промышленной разработки, определяются основные контуры лунных баз и заводов, транспортных систем. И здесь неоценимую помощь оказывает научный и практический опыт советских автоматических станций и американских пилотируемых космических аппаратов серии «Аполлон», совершивших посадку на Луну и собравших образцы лунных пород в различных ее районах еще в 60-е годы.
На основе их анализа установлено, что наиболее богаты гелием-3 реголиты морских образований на Луне (по меньшей мере, содержание в них гелия-3 в 2–3 раза выше, чем в районах лунных материков). Что касается самих лунных комплексов для добычи и переработки сырья, то намечаются пока вот какие основные принципы их построения и функционирования.
Промышленную добычу реголита целесообразнее всего вести с помощью комбайнов, которые наподобие экскаваторов будут снабжены ковшами, с помощью которых сыпучий грунт станут загружать в приемную камеру.
Прямо на борту комбайна целесообразно разместить камеры для сепарации и сжижения гелия-3. Источником энергии для такого передвижного завода может послужить солнечная энергия. В течение же лунной ночи можно будет переходить на использование энергии бортовых аккумуляторов или иных источников энергоснабжения.
Накопленный и сжиженный с помощью космического холода гелий-3 будет доставляться взлетно-посадочным модулем на окололунную орбиту. Здесь модуль состыкуют с межорбитальным буксиром и отправят к Земле. Такой транспортный аппарат будет находиться на периодически возвратной орбите, поочередно приближаясь то к Земле, то к ее спутнику. При подлете к нашей планете с помощью тормозной установки модуль будет переведен на орбиту искусственного спутника Земли, а затем и спущен на поверхность.
Предварительные оценки такого проекта показывают экономическую целесообразность разработки и транспортировки на Землю лунных запасов солнечного топлива для последующего использования его в термоядерных установках вместо радиоактивного трития. Затраты на добычу и доставку этого топлива составят около 25 млрд. долларов в год. Для сравнения: затраты на производство традиционных видов топлива только в США составляют в настоящее время 40 млрд. долларов в год. А ведь не одна Америка на земном шаре.
Напомним, что, по американским проектам, первые поселения на Луне намечено построить в 2005 году, и, может быть, уже через десять лет будет введена в строй первая фабрика гелия-3.
А к тому времени, когда ресурсы лунного топлива истощатся, наша техника, будем надеяться, позволит добывать его на Юпитере. Гелия-3 в его атмосфере хватит на миллиард лет!
В настоящее время наши специалисты вместе с учеными Висконсинского университета, США, ведут эскизное оформление первой стадии проекта. К концу 2000 года его представят на суд экспертов. А затем может начаться разработка второй части проекта, касающейся уже непосредственной подготовки лунной экспедиции второго поколения.
Максим ЯБЛОКОВ
Подлодка меняет профессию
Если завести со специалистами разговор о конверсии подводного флота, многие вспомнят «Северянку» — дизельную подлодку, которую еще в 60-е годы XX века приспособили под нужды науки. На ней даже один из бывших редакторов нашего журнала плавал в роли научного сотрудника…
