Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 

Андрей Виноградов, к.т.н., гл. конструктор проектов  

В статье кратко изложена информация об известных способах добычи гелия-3 из лунного грунта - реголита, кислорода и титана,  о свойствах реголита, о потребности технологии добычи гелия-3 для производства электроэнергии, а также о лунной микро-АЭС в составе комбайна или мини-завода переработки реголита.

Освоение Луны просто для «прогулки» - слетать и потоптаться там, и далее, вернуться назад, или не вернуться, выгоды для землян не даст, только реклама. Освоение надо ориентировать сразу на добычу и доставку на Землю полезных ископаемых (ПИ), которых не хватает, или нет вовсе на Земле. И эти ПИ должны обойтись дешевле, чем добывать их на Земле. Заманчиво добывать на Луне гелий-3, и использовать его в термоядерных реакторах (ТЯР) для производства дешёвой электроэнергии. Но ТЯР ещё не создали, а те установки, которые есть, не являются дешёвыми и безопасными. Нужно придумывать другой принцип работы ТЯР. 

Таким образом, освоение Луны в целях добычи ПИ должно проводиться в комплексе с разработкой ТЯР, использующего гелия-3 для получения электроэнергии на Земле. И самое главное, сегодняшние ракетные системы не могут за один раз доставить на Луну грузы около 100 тонн. Например, масса «Лунохода-1» 1970-го года была 756 кг [1]. Сегодня в 2024-25 г.г. размеры Blue Moon Mark 1 [2] намного больше других коммерческих лунных посадочных аппаратов, с высотой 8,05 метра и диаметром 3,08 метра. Масса полностью заправленного этого космического аппарата составляет до 21350 килограммов, он сможет доставить на поверхность Луны до трёх тонн полезного груза [2]. Но ракетные жидкостные реактивные двигатели, на которых сегодня всё это летает в космос, уже исчерпали себя, дальше тупик. Чтобы создать больше тягу требуется больше топлива. К 2030 году планируют создать в России ядерный буксир “Зевс” (с электронным реактивным двигателем) для освоения дальнего космоса. Согласно расчетам “Зевс” может доставлять на Луну или Марс грузы массой до 10 тонн [3]. Но и этого тоже мало для разработки ПИ, поскольку для микро-АЭС мощностью не менее 5 МВт эл. требуемый атомный реактор будет иметь массу около 30 тонн. Есть идея поэтапного вывода в космос грузов массой до 100 тонн [4,5]: - сначала на высоты до 30 км на воздушных винтах с гибридной атомной силовой установкой, а выше в космос на ионном атомном двигателе, но это будет опять-таки только в будущем.

Все эти рассуждения в статье - это почти научная фантастика, дерзновенная мечта, а «сегодня становится реальной задачей, а завтра - свершением» - С.П. Королев.

«Лунная микро-АЭС Виноградова», как и любая другая электрогенерация, требует сброс неиспользованного тепла. Чтобы добыть гелия-3 на Луне необходимо его «вытопить» из грунта - реголита. Для получения 1 кг ³He с энергетическим эквивалентом 6*10⁵ ГДЖ (это столько энергии можно получить от его сжигания в ТЯР) необходимо собрать 100000 т реголита, для чего требуется, по оценкам, энергозатраты порядка 2,2*10³ ГДж [6]. Но главное, для «вытапливания» гелия-3 до 95% из реголита необходимо его нагреть до 800 ⁰С. Гелий-3 при этой температуре почти полностью десорбируется [6]. Вот куда нужно сбрасывать лишнее тепло от микро-АЭС. Совместив эти два процесса, а именно, выработку электроэнергии и добычу гелия-3, мы получаем наилучшее инженерное решение микро-АЭС достаточно большой мощности, до 10 МВт. Только вот масса микро-АЭС будет большой, порядка 30 тонн [7].

12 июня Президент РФ Владимир Путин подписал закон о ратификации соглашения с Китаем от 25 ноября 2022 г. о совместном создании Международной научной лунной станции (МНЛС). Закон о ратификации соглашения 28 мая 2024 г. был принят Госдумой, а 5 июня одобрен Советом Федерации [8,9].

Для справки: 1. 16 мая 2024 г. глава "Роскосмоса" Юрий Борисов заявил, что российско-китайская экспансия Луны начнется после 2036 года. В начале марта этого года гендиректор "Роскосмоса" заявил, что Россия совместно с Китаем на рубеже 2033-2035 годов планирует доставить и разместить на Луне ядерную энергетическую установку (Интерфакс) [10].

2. NACA US планирует для лунной станции атомный реактор, который должен иметь минимальный срок службы  десять  лет  без  обслуживания  человеком,  весить менее шести  тонн и обеспечивать мощность 40  киловатт [11] (видимо планируют «прогулку»).

 

Вопрос висит в воздухе: - «Кто первым создаст на Луне промышленную станцию добычи полезных ископаемых, Россия и Китай, или США?» Настало время Голливуду создать ещё один фильм о пребывании американцев на лунной станции с развивающимся флагом США от ветра на Луне.

В дальнейшем рассуждения в данной статье  нужны будут, в первую очередь, конструкторам-изобретателям новой ядерной техники и студентам старших курсов по атомной тематике и космической технике.

Вопрос охлаждения ядерного реактора

Вопрос заключается в следующем: - Можно ли лунный грунт рассматривать как гранулированный (то есть, сыпучий) материал (granular materials)? [12,13,14]. А если можно, то, как использовать лунный грунт для охлаждения микро-АЭС на Луне.

Как показывают расчеты, охлаждение только излучением не даст желаемого результата отвода тепла от микро-АЭС. К примеру, если сделаем корпус «Ядерной батарейки» диаметром 1 м и длиной 3 м, площадь излучения (корпуса двигателя) составить 9,42 м².

По закону Стефана-Больцмана энергия излучения Е пропорциональна температуре поверхности Т⁴, и  имеет следующий вид: E = σ * T⁴ , где E — энергия, излучаемая с единицы площади тела и в единицу времени (Вт/м²),

T — температура по шкале Кельвина (⁰К), и σ — постоянная Стефана — Больцмана, которая равна: σ = (5, 67032 ± 0, 00071)•10^-8 Вт / (м²   · К⁴). Или в более удобной для

расчета форме  Е₀ = С₀*(Т/100)⁴, где С₀  =  5,67 Вт/(м²*К⁴) .

Если принять, что температура выхлопа турбины в атомном двигателе будет равна (исходя из доступных жаростойких материалов) 1000 ⁰С = 1273 ⁰К, и тогда температура корпуса атомного двигателя примерно будет такой же. В этом случае мы сможем излучением сбросить тепла 148900 Вт/м², а с корпуса двигателя 1402644 Вт.  А, следовательно, при к.п.д. термодинамического турбинного цикла около 50% , можем получить электрическую мощность всего  1,4 МВт. Но есть ещё одно ограничение согласно тех. заданию - масса одного упаковочного места микро-АЭС не должна превышать 2000 кг, в каждом доставочном на Луну блоке по 1000 кг. Кроме того, по таблице цветов нагретой стали температурный интервал в Кельвинах и их Цвет: до 1000 ⁰К - Красный; 1000—1500 ⁰К - Оранжевый; 1500—2000 ⁰К - Жёлтый. Обычному старому конструктору Росатома этот факт воспринимается с трудом, и, как правило, такие конструкции им отвергаются. Хотя в космических двигателях и в авиационных турбинах такая температура обыденное дело.

Для начала несколько слов о грунте на Луне. Реголит  (от  др.- греч.  ῥῆγος  — «одеяло»  и  др.- греч.  λίθος  — «камень»)  —  остаточный  грунт, являющийся  продуктом космического  выветривания породы на месте [15]. В  настоящее  время  этим  термином чаще  всего  называют поверхностный  слой  сыпучего лунного грунта толщиной 9 - 12 м.

Современный термин реголит чаще  всего применяется по отношению к лунному грунту, означая [16] несцементированный продукт дробления и переотложения  лунных  пород,  сплошным  чехлом покрывающий поверхность Луны. Реголит  состоит из  обломков  лунных  пород  и  минералов  размером от  пылевых  частиц  до  нескольких  метров в поперечнике, стёкол, литифицированных  брекчий*, фрагментов метеоритов и т.д. Пояснение: * - Брекчия  (итал.  breccia—  ломка) [17,18] — горная порода,  сложенная  из  угловатых  обломков (размерами  более  1  см)  и  сцементированная.  В брекчии,  в  отличие  от  конгломерата,  почти  нет окатанных обломков.

Состав лунного реголита. Неслоистый,  рыхлый,  разнозернистый  обломочно-пылевой слой,  достигающий  толщины  нескольких  десятков метров. Из др. источников: - «Постоянная бомбардировка Луны крошечными метеоритами является причиной того, что вся её поверхность, на 9-12 метров вглубь, покрыта слоем мелкого раздробленного спекшегося вещества, образовавшего как бы слежавшуюся губчатую массу. Этот слой называют реголитом».

Реголит состоит  из  обломков  изверженных  пород,  минералов, стекла,  метеоритов  и  брекчий  ударно-взрывного происхождения, сцементированных стеклом [15,16,17,18]. Оказалось, что пылевые частицы, левитирующие над поверхностью реголита в результате естественных процессов и поднятые с поверхности в результате антропогенных факторов, вызывают множество технологических проблем, влияющих на работоспособность посадочных аппаратов и их систем, на деятельность астронавтов на поверхности Луны и их здоровье [28]. По  гранулометрическому  составу реголит относится  к  пылеватым пескам  (основная  масса  частиц  имеет  размер  0,03—1  мм). Цвет  тёмно-серый,  до  чёрного,  с  включениями  крупных частиц,  имеющих  зеркальный  блеск.  Частицы  грунта обладают  высокой  слипаемостью  из-за  отсутствия  окисной плёнки на их поверхности и  высокой  электризации. Кроме того,  лунная  пыль  легко  поднимается  вверх  от  ударных воздействий  и  хорошо  прилипает  к  поверхности  твёрдых тел,  что  доставляло  много  неудобств  участникам экспедиций  «Аполлон».  По  утверждению  Армстронга, Олдрина и профессора В. Ф. Скотта [19], в земной атмосфере реголит  имеет  характерный  запах  гари  и  отстрелянных пистонов [20,21].

А.П. Виноградов [20] - «Лунный грунт из Моря Изобилия // Отв. ред. А.П.Виноградов.— М.: Наука, 1974.—624 с.;  А.П.Виноградов, В.И.Нефедов, В.С.Урусов, Н.М.Жаворонков [21]. «Рентгеноэлектронное исследование лунного грунта из Моря Изобилия и Моря Спокойствия». Именно Море Изобилия является «гелиеносным» районом по данным картирования, проведенного также аппаратом «Клементина». В лунном грунте из Моря Изобилия (М.: Наука, 1974, с. 319-322) выделяют  в  реголите  два  типа  частиц: угловатые, похожие на только что раздроблённую породу, и преобладающие окатанные частицы со следами оплавления и  спекания.  Многие из  них  остеклованы  и  похожи  на стеклянные  и  металлические  капли.  По минеральному составу реголита  установлено,  что  лунные  моря  сложены  преимущественно  базальтами,  а среди  пород  материков  преобладают  анортозиты  и  их  разновидности.  Для  реголита  обоих типов характерно присутствие частиц металлического железа.

Цвет лунного реголита. Цвета  на  Луне  в  основном  определяются  вариациями  содержания  железа  и титана. Морские  регионы  имеют  низкий  коэффициент  отражения,  потому  что они  содержат  относительно  высокое  количество  оксида  железа  (FeO). Некоторые  морские  базальты  содержат  необычно  высокую  концентрацию оксида титана (TiO2) в дополнение к оксиду железа, что делает отражательную способность ещё ниже. TiO2 также сдвигает цвет морей от красного к синему цвету. Последний результат хорошо соответствует реальным характеристикам лунной поверхности. Например, толщина  слоя  пыли  в  месте  высадки  космического  корабля  «Аполлон-15» составляла 15-30 см. [22].

 

Состав основных пород лунного реголита[15]

Элементный состав лунного реголита (в %). В составе грунта преднамеренно скрыто или не существует в действительности элементов типа урана, тория и др., зато есть много кислорода, см. Табл. 1 [15].

Исследования показали, что, несмотря на схожесть с некоторыми  земными  грунтами,  реголит  имеет свойства,  не  характерные  для  грунтов Земли.  В пробах

реголита, доставленных  «Луной-16»  и экспедициями  «Аполлон»  были  обнаружены силикатные  стекловидные частицы в форме капли или правильных шариков диаметром 0,05-5 мкм и 40-480 мкм. Они не встречаются в земных грунтах. — [16]. Реголит является хорошим термоизоляционным материалом, поэтому на глубине нескольких сантиметров сохраняется постоянная температура минус 35 ⁰С.

Плотность. Принимая плотность лунной пыли равной плотности верхних слоёв лунного реголита, то есть около 1000 кг/м³ [22,23], получим за миллиард лет толщину слоя прядка 10-15 м.

Таким образом, для создания лунной базы и  мини-АЭС было бы разумным для охлаждения атомного двигателя и электрогенератора использовать местные подручные средства, а не тащить с собой на Луну теплоноситель, топливо и др. расходные материалы, которые принято использовать на Земле.

 

Таблица 1

 

 

Можно ли использовать реголит для охлаждения микро-АЭС?

Гранулированные (то есть, сыпучие) материалы (granular materials) [12].  Они также могут быть использованы для теплоотвода с греющейся поверхности атомного реактора в окружающую среду, например, в грунт на Луне, или  в грунт на других планетах, где нет газовой атмосферы. Гранулированные материалы (ГМ) уже давным-давно используются человеком в быту, в промышленности, в технологии. Примером может служить обыкновенный песок с его многообразием применений. И что поразительно, несмотря на огромное прикладное значение свойства гранулированных материалов до недавнего времени практически не изучались. Лет 10-15 назад физики "вдруг" осознали, что обыкновенный песок является совершенно поразительным материалом. При соответствующих условиях он может вести себя и как твердое тело, и как жидкость, и как газ. Причем каждая "фаза" обладает уникальными свойствами, отличающими гранулированные материалы от всех других веществ. Не в силах рассказать здесь обо всех особенностях поведения гранулированных материалов, отсылаем читателя к вводному обзору [13] и веб-странице [30].

В результате при достаточно сильном дрожании ГМ наступает фазовый переход: вся масса гранулированного материала приходит в движение, начинает течь, ведет себя как некая "гранулированная жидкость". Чем же она отличается от обычной жидкости? Отличие одно, но важное: взаимодействия песчинок очень не похоже на взаимодействие молекул. А именно,

1. между песчинками нет сил притяжения; 2. столкновения песчинок не упруги;

3. между песчинками существует трение.

В частности, если на систему не действует сила тяжести, то в случае очень неупругих соударений возникает так называемый "неупругий коллапс", когда за конечное время происходит бесконечное число столкновений, и движение частиц абсолютно замирает (см. Java-апплет на сайте - впечатляющая видеоиллюстрация). См. http://www.haverford.edu/physics-astro/gollub/vib_granular/inelastic/inelastic.html .  Если же жидкость находится в поле тяжести, то области с повышенной плотностью будут, разумеется, тяжелее окружающей жидкости. В результате возникнет гидродинамическая неустойчивость, начнется конвекция, спонтанно появятся вихри. Это и есть второе указанное явление. На Рис. 1 [30] показаны типичные конвекционные режимы в гранулированных материалах. Если учесть некоторые нюансы, которые нам известны про реголит, что:

- частицы  грунта обладают  высокой  слипаемостью  из-за  отсутствия  окисной плёнки на их поверхности и  высокой их электризации; 

- лунная  пыль  легко  поднимается  вверх  от  ударных воздействий;

- лунная пыль создаёт условия возникновения тяги воздушным винтом, поскольку придаёт свойство плотности безвоздушной атмосфере Луны;

- хорошо  прилипает  к  поверхности  твёрдых тел  (что  доставляло  много  неудобств  участникам экспедиций  «Аполлон»);

- реголит хорошо снимается с поверхности слоями и перевозится в ковше скрепера, оборудованного системами вибрации и снятия электрического заряда;

то чтобы ответить на поставленный вопрос об использования реголита как гранулированной жидкости для отвода тепла от корпуса атомного реактора, необходимо провести прямые эксперименты.

Рис.1 [30].

Температура [24,25]. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Главная особенность Луны – она делает полный оборот вокруг своей оси за время, за которой она обращается вокруг Земли – 27 суток. Средние солнечные сутки на Луне равны среднему синодическому месяцу (среднему промежутку между двумя одинаковыми фазами Луны, например, полнолуниями) — 29 суток 12 часов 44 минуты 2,82 секунды. Это и есть Лунные сутки. Отсюда видно, что на день и ночь приходится по 13,5 земных дней. За это время солнечная сторона успевает как следует прогреться, а ночная – остыть. Так днем на Луне +127°С, а ночью — минус 173°С. 

Однако, если копнуть в лунный грунт, то окажется что на глубине в 1 метр температура держится постоянной — минус 35°С. Луна практически не имеет наклона к плоскости эклиптики, отчего на ней отсутствуют такие понятия как сезоны. Из-за этого полюса спутника практически всегда обделены солнечный светом, а температура на них опускается до минус 249°С. Причина: Наш спутник практически не имеет атмосферы, отчего его поверхность совершенно незащищена от Солнечного излучения. У Луны нет собственного магнитного поля, которое также могло бы защитить ее от Солнечного ультрафиолета. Поэтому температура поверхности полностью зависит от степени освещенности Солнцем. С появлением и уходом Солнца. Как только исчезает Солнце сразу наступает мрак и ночь, без единого лучика света и температура резко опускается ниже минус 150 градусов буквально в течении часа. то температура начинает резко подниматься и буквально в течении 15-30 минут уже достигает выше + 100 градусов. Установлено, что на Южном полюсе она может падать до минус 238°C. В кратерах на Северном полюсе — может снижаться до минус 247°C. Причина больших перепадов температур на поверхности также кроется в низкой плотности атмосферы. Считается, что она включает небольшое количество водяных паров и углекислого газа. Кроме того, в разреженной атмосфере этого тела присутствуют и другие парниковые газы, но их содержание невелико. Но такие показатели далеко не предел. В кратерах температура может достигать -238 и -247 градусов на южном и северном полюсах соответственно. Данные показатели – самые низкие из зафиксированных в Солнечной системе. Существует вероятность того, что там находится лед. Что же касаемо самой Атмосферы, то на Луне ее можно считать, что нет.

Например атмосферного давления практически нет, никакого, примерно 10 нПа, т.е., примерно 1/(1 000 000 000 00000 - одна сто триллионная) нормального давления на Земле. Т.е. атмосферное давление на Луне примерно такое же, если не меньше, как в земной атмосфере на высоте в 500 км, где летает МКС.

Можно ли использовать реголит для получения кислорода? Да, можно, только потребуется много электроэнергии для электролиза, см. рис. 2[26]. Ток способен отрывать

Рис. 2. Слева реголит до электролиза, справа - после [26].

атомы кислорода от молекул оксида, решая этим сразу две важные задачи: с одной стороны, мы получаем огромное количество свободного кислорода, а с другой стороны у нас появляется целая связка металлических сплавов, в т.ч. титана, которого на Луне в 3 раза больше чем на Земле.

ESA профинансировало проект добычи кислорода на Луне Британская фирма Metalysis получила контракт от Европейского космического агентства (ESA) на разработку технологии превращения лунной пыли в кислород. Во время этого процесса также будут производиться алюминий, железо и другие металлические порошки, которые будут использоваться для строительства базы на Луне [29].

Для состава экспедиции, например, из 40 человек потребуется в сутки сколько литров кислорода? Исходя из максимального потребления кислорода (МПК) для одного человека в возрасте 40-49 лет по данным В.Л.Карпмана, 1988 г. [27], МПК составит 47 мл/мин./кг веса человека. Для веса 80 кг - 3760 мл/мин, за сутки 24 часа - 5414400 мл = 5414 литров. Для 40 чел в сутки - 216576 литров. Такое количество кислорода можно добывать с помощью электролиза, и потребуется мощность порядка 2-3 МВт. эл.

Производство чистого титана. После отделения кислорода мы имеем целую связку сплавов в виде гранул, см. рис. 3 справа. На земле для выделения из расплава различных элементов нужного элемента используется электролиз [28]. Электрической дугой расплавляют шихту, а из расплава вытягивают катод с элементом. В нашем случае с титаном. Для отделения от других элементов используют или центрифуги, или пороги напряжений на катоде.  Для производства чистого титана потребуется электрическая мощность порядка 2 МВт.

 

Переработка реголита для добычи на Луне гелия-3, кислорода и титана

На поверхности лежат два  очевидных способа переработки:

Первый способ: собирать реголит с поверхности и привозить его на завод, который можно расположить рядом с лунной станцией, а отработанный горячий реголит (шлам) отвозить обратно в отвалы на место взятого реголита. Перевозку реголита делать скреперами в беспилотном режиме, на электрическом ходу, с подзарядкой аккумуляторов от микро-АЭС.

Второй способ: сделать комбайн, в котором будет собрана вся технологическая цепочка переработки реголита, и который самостоятельно в беспилотном варианте ездит по полю по винтовой траектории Архимеда от центра - лунной станции, на входе в комбайн забирает реголит, на выходе сразу сбрасывает отработанный горячий реголит. Электроэнергия передается к лунной станции от комбайна по перемещаемому кабелю или по беспроводной системе передачи электроэнергии.

            Выбор способа в конечном счете определят масса и стоимость завоза оборудования  с Земли на Луну. Мне лично импонирует первый способ, который применялся для переработки торфа для сжигания на тепловых электростанциях  СССР, и ремонт и замена изнашиваемого оборудования (скреперов, аккумуляторов и т.п.) будет проще.

Технологический процесс глубокой переработки реголита можно представить в первом приближении следующим образом, см. рис. 3.

Рис.3. Технологический процесс получения гелия-3, кислорода и титана,

где: 1 - бункер приема свежего реголита; 2 - транспортер с предварительным подогревом реголита до 500 ⁰С теплоносителем с выхлопа турбины; 3 - подача теплоносителя с выхлопа турбины атомного двигателя; 4 - подача теплоносителя с входа активной зоны атомного двигателя; 5 - транспортер с завершающим подогревом реголита до 1000 ⁰С; 6 - атомный двигатель; 7 - электрогенератор; 8 - транспортир электролизатора; 9 - электролизатор;  10 - уловитель гелия-3; 11 - система очистки и сжижения гелия-3;  12 - система упаковки  гелия-3 в транспортный блок для доставки на Землю; 13 - система очистки и сжижения кислорода; 14 -  система упаковки  кислорода для хранения на лунной станции; 15 - транспортер электролизного остатка реголита; 16 - преобразователь электропитания дуговой печи для расплава смеси металлов; 17 - электродуговая печь; 18 - электролизный катодный стержень чистого титана; 19 - система упаковки  титана в транспортный блок для доставки на Землю; 20 - сброс отработанного шлама (горячего отработанного реголита).

Полагаю, что более подробно технологические процессы расписывать не требуется в данной статье, все инженеру понятно из рисунка и так.

 

Экономическая оценка выгоды от добычи гелия-3 по состоянию на 2006 -2011 г.г.

Как ни парадоксально, по энергетическому эквиваленту лунный гелий-3 может оказаться дешевле земного каменного угля [6].

О цене полета на Луну. По словам учёных, наиболее богатые месторождения гелия расположены в двух районах Луны — в Море Спокойствия и в Океане Бурь. Запасы изотопов гелия-3 в крупных лунных месторождениях авторы работы оценивают в 210 тыс. т, а гелия-4 — в 560 млн. т. При этом общие запасы гелия-3 на Луне составляют около 1,3 млн. т, а гелия-4 — 3,6 млрд. т.

Населению нашей планеты хватило бы этого источника энергии на пять тысяч лет. А цена одного грамма гелия-3 сегодня составляет 17,5 тысячи долларов. 

Когда появятся первые базы на Луне? [32]. Я думаю, что это не в этом веке случится, а слетать на Луну и потоптаться там, смысла нет. 

О доставке грузов в космос [32]. Стоимость доставки грузов на Луну десятикратно превышает стоимость транспортировки грузов на объекты, расположенные на низкой околоземной орбите (НОО) и трехкратно превышает стоимость доставки к околоземным астероидам, входящим в группу NEA. /span>

В соответствии с расчетами, произведенными специалистами РКК «Энергия», величина удельной стоимости доставки полезных грузов на лунную орбиту, которую осуществлял разгонный блок с ЖРД по ценам 2011 года, достигала 52-х тысяч долларов на 1 килограмм. Следовательно, стоимость обратного полета на Землю с Луны корабля и экипажа оказывалась дороже от 4 до 6 раз, обладая удельной стоимостью от 200-т до 300-т долларов на 1 килограмм груза.

 

Заключение

Конечно, без комплексного подхода решения этого проекта не обойтись. Зачем нужен гелий-3 на Земле, если его пока негде сжигать? Но и сроки всех этих разработок не маленькие, в «Роскосмосе» гендиректор Юрий Борисов совместно с китайскими коллегами рассматривает доставку и установку на поверхности Луны ядерной энергоустановки в 2033-2035 года [10], это фактически создать станцию на Луне, а практической выгоды нет, одни только затраты и реклама.  

Приведу мнение инженера, к.т.н., работающего в атомной отрасли уже более 40 лет: «Идея использовать реголит в рекуперативном теплообменнике и получать ³Не интересная. Технология будет напоминать добычу торфа. Очень энергозатратная с точки зрения доставки материалов, механизмов и оборудования с Земли. Также очень много механической работы по перемещению грунта непосредственно на Луне. А вообще термоядерный синтез на ТОКАМАКе экономически не рентабелен. Будут электрические станции еще монструознее и вреднее, чем современные ВВЭРы. Нужен другой принцип получения энергии из синтеза! Поэтому все это напоминает «Звездные Войны», только на новом витке развития цивилизации. Лет через 100 можно вернуться к этой проблеме на «новой технологической платформе». Такое количество энергии и такой удельной ее концентрации (синтез легких ядер на базе гелий-3) цивилизации на Земле в настоящее время, и в ближайшем обозримом будущем, не требуется! И нет технологий для ее использования и применения!».

Я лично полностью с этим согласен, проект на сегодня более чем фантастичен, но его, на данном уровне знаний и возможностей в России и Китае, можно реализовать. В оглашенные сроки к 2040 году точно не уложатся. И масса микро-АЭС будет явно не подъёмная даже для самого мощного в мире жидкостного ракетного двигателя РД-171МВ с тягой 800 тонн. Этот проект требует сразу как минимум интенсивного развития четырёх направлений науки и техники, которые в России находятся сегодня в 2024 году в зародыше (или даже в изгое от либералов - прозападников, саботажников находящихся в Роскосмосе и в Росатоме):  

1. Это ядерные двигатели, микро-реакторы и микро-АЭС;

2. Это ядерные ионные реактивные двигатели с микро-реактором от 5 МВт эл.;

3. Это способ полета на Луну воздушно-космического аппарата для доставки тяжёлых грузов;

4. Это атомолёты с гибридными силовыми установками большой грузоподъёмности (от 100 тонн) для скоростных перелётов в воздушно-космическом пространстве.

Надо пересмотреть с использованием инженерных знаний сроки исполнения, и оценить - нужно ли тратить на это средства сегодня. Топ менеджеры неучи это сделать принципиально не смогут, они только пиарятся эффектами и врут. Нужно начать с сообразования, создать курс дисциплин для будущих созидателей атомной техники, а не как сейчас есть, готовят эксплуатационников и ремонтников старой техники 1960-х годов.

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. «Первый планетоход и снова русский»
2. «NASA выбрало Blue Origin для доставки полезного груза на Луну в 2025 г.»
3. “Роскосмос” раскрыл новые детали ядерного космического буксира “Зевс” - KP.RU
4. PRoAtom - «Атомолёт Виноградова» с атомной гибридной силовой установкой»
5. PRoAtom - «Космический атомный бомбардир Виноградова» 16.05.2023
6. Инженерное обозрение, Гелий на Луне добыча. PNG (фото). Д.Озол. «Лунное будущее земной энергетики»; (44) Т. Соловьева. К.П. Флоренский, А.Т. Базилевский, О.В.Николаева (составители) Инженерное обозрение, 2006 №04 ТМ стр.4
7. PRoAtom - «Микро-АЭС» от 29.09.2024
8. Известия: «Узнали, каким будет российско-китайский лунный ядерный реактор» — 11.07.2024 — В мире на РЕН ТВ. pdf
9. «Дума ратифицировала соглашение о сотрудничестве с Китаем по проекту научной лунной станции». pdf
10.  «Борисов: началась разработка ядерной энергоустановки для лунной станции РФ и КНР» _ Дзен. pdf
11. PRoAtom - «НАСА планирует доставить ядерный реактор на Луну». pdf
12.  «Теоретическое описание гранулированных материалов». pdf
13.  H. Jaeger, S. Nagel, R. Behringer, Rev.Mod.Phys.68, 1259 (1996)
14.  не открывается
15.  Реголит – лунный грунт, его минеральный и химический состав. pdf
16. Лунный грунт: свойства и аналоги. АH CCCР, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского, 1975 г.
17. . .pdf
18.  Геологический словарь, 1978, Брекчии.
19.  Megabreccias (http://www.impact-structures.com/impact-spain/the-rubielos-de-la-cerida-impact-basin/megabreccias/). Архивировано 22 июля 2021 года.  (https://web.archive.org/web/20210722033539/http://www.impact-structures.com/impact-spain/the-rubielos-de-la-cerida-impact-basin/megabreccias/)  
20. Черкасов И. И., Шварев В. В. «Грунт Луны». М. «Наука», 1975. Проба лунного грунта № 10005, сделанная миссией «Аполлон-11». Виноградов А. П. «Лунный грунт из Моря Изобилия» //Отв. ред. Виноградов А. П. — М.: Наука, 1974. — 624 с. 
21. Виноградов А. П., Нефедов В. И., Урусов В. С., Жаворонков Н. М. «Рентгено электронное исследование лунного грунта из Моря Изобилия и Моря Спокойствия» // Лунный грунт из Моря Изобилия, М.: Наука, 1974, с. 319-322. 
22. Галкин И. Н., Шварев В. В. «Строение Луны». — М.: Знание, 1977. — 64 с. — (Космонавтика, астрономия). Архивировано 25 февраля 2021 года. https://web.archive.org/web/20210225181304/ https://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0890510032/thetalkorigin-20/ 
23. Денисов А. Н., Кузнецов Н. В., Ныммик Р. А., Соболевский Н. М. «Компьютерное моделирование радиационной обстановки на Луне». // Препринт ИЯИ РАН 1220/ 2009.М. 
24. «Температура на Луне», минимальное и максимальное значения. pdf 
25. Климат на луне кратко - ТОПоГИС. pdf 
26. Найден способ превращения лунной пыли в кислород - Hi-News.ru. pdf 
27. Максимальное потребление кислорода — Википедия 
28. Патент  RU2466216C1 - Cпособ получения металлического титана электролизом - Яндекс_Патенты. 
29. physnews100301 Теоретическое описание гранулированых материалов - scientific.ru/journal/physnews100301.html; - scientific.ru/journal/physnews100301.html 
30. Машины для разработки и перемещения грунта. Скрепер.pdf 
31.  Когда появятся первые базы на Луне_ - АСГАРД-Сервис.pdf