Последние сообщения

41

Память о Геологах, обеспечивших минерально-сырьевую независимость и могущество СССР / Re: Не наукой только жив Человек

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Марта 01, 2024, 09:21:32 am »

3 часа назад, © РИА Новости, Политика
Россия готова передать Украине тела погибших при крушении Ил-76
МОСКВА, 1 мар — РИА Новости. Россия готова передать украинской стороне тела погибших при крушении военного самолета Ил-76 в Белгородской области, подтвердила РИА Новости уполномоченный по правам человека Татьяна Москалькова.
Источник: РИА "Новости"

«Для этого все необходимое с точки зрения процедуры имеется <…> Тела могут быть переданы согласно процедурам, которые существуют», — сказала она.

Омбудсмен добавила, что находится в контакте с Киевом по делу о крушении самолета, украинская сторона интересовалась возможностью передачи тел.

Крушение Ил-76

ВСУ 24 января сбили над Белгородской областью военно-транспортный самолет Ил-76 ВКС России, в котором на обмен летели 65 украинских пленных. Все они, а также трое сопровождавших российских офицеров и шесть членов экипажа погибли.

Установлено, что украинские военные атаковали борт двумя ракетами из района села Липцы Харьковской области. Следствие выяснило, что это были зенитные управляемые ракеты MIM-104A американского комплекса Рatriot.

Владимир Путин назвал произошедшее преступлением Киева против собственных граждан. По его словам, украинская сторона знала, что на борту Ил-76 находились военнопленные ВСУ, и тем не менее нанесла удар — или по неосторожности, или специально.

Официально Киев говорит о необходимости международного расследования, но неофициально в местных СМИ запущен тезис о том, что Ил-76 вез ракеты для С-300, а в западных медиа ситуацию стараются замять. Путин заявил, что Россия тоже настаивает на расследовании, но желающих из международных организаций пока нет.
Популярное за сутки

    Разногласия между Шольцем и Макроном переросли в открытую вражду
    Двое бизнесменов из списка Forbes отказались от гражданства РФ
    Послание Владимира Путина Федеральному собранию. Прямой эфир
    В Китае заявили о создании новой формы цивилизации человечества
    В США казнь убийцы провалилась из-за ошибки врачей

08:46 (мск), РБК, Политика
Блинкена обвинили в неуважении к конгрессу из-за афганских документов
Комитет по иностранным делам палаты представителей рассмотрит вопрос о привлечении к ответственности госсекретаря США Энтони Блинкена за неуважение к конгрессу, говорится на сайте комитета.
Источник: Reuters

Инициатором выступил его председатель Майкл Маккол (республиканец от штата Техас). Заседание, на котором рассмотрят «резолюцию с рекомендацией», запланировано на 7 марта.

Поводом для обращения стал отказ Блинкена «выполнить требования, направленные комитетом в июле» 2023 года.

Комитет на протяжении нескольких месяцев запрашивал у Госдепартамента дополнительные документы о выводе американских сил из Афганистана в 2021 году, отмечает Reuters. В Госдепе, в свою очередь, сообщили о передаче комитету тысяч страниц документов.

Президент США Джо Байден объявил о выводе войск из Афганистана в апреле 2021 года. Они находились там с 2001 года. Решение президент объяснил потерями США: по его словам, почти 2,5 тыс. американцев погибли, более 20 тыс. получили ранения.

Одновременно с выводом американских войск движение «Талибан» (запрещенная в России террористическая организация) организовало наступление на афганские правительственные силы.

В середине августа они захватили всю территорию Афганистана, а 26 августа в аэропорту Кабула произошел взрыв. Бомбу привел в действие террорист-смертник. Погибли 13 американских военных, еще 18 получили ранения — это были крупнейшие единоразовые потери армии США с 2011 года.
дипломатия
Популярное за сутки

    В Москве задержан главный редактор «Новой газеты»
    Комплекс «Сармат» поставлен в войска
    Госдума приняла законопроект об отвязке цен от общемировых
    «Сарматы», ЕГЭ и новая элита. Главное из послания Путина
    Путин предупредил о последствиях возможных интервенций НАТО

07:52 (мск), © РИА Новости, События
Над Нижегородской областью перехватили украинские беспилотники
МОСКВА, 1 мар — РИА Новости. Силы ПВО за ночь перехватили три украинских беспилотника над Нижегородской областью и уничтожили один над Белгородской, сообщили в Минобороны России.
Источник: © РИА Новости

«В течение ночи была пресечена попытка киевского режима совершить террористические атаки c применением БПЛА самолетного типа по объектам на территории Российской Федерации», — отметили в ведомстве.

В Нижегородской области беспилотники перехватили на крупным промышленным городом Дзержинском, уточнил глава населенного пункта Иван Носков. БПЛА, по его словам, пытались атаковать территорию промзоны.

«Жертв и разрушений нет, на месте работают экстренные службы. Промышленные объекты функционирует в штатном режиме», — написал он в своем Telegram-канале.

Носков отметил эффективность средств РЭБ в противодействии БПЛА противника.

ВСУ регулярно обстреливают центральные и приграничные регионы России, наносят удары с беспилотников и устраивают диверсии.

42

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 29, 2024, 10:02:51 am »

Несмотря на то, что нефть залегает в различных геологических условиях, элементный состав её колеблется в узких пределах, что указывает на едины мантийный источник ее образования.
Этот факт указывает на единый источник энергии, - стационарный энергетический центр  первого рода (СЭЦ), который ответстсвенен за синтез минерального сырья.
Из области ядра, исходит волна энергии, под воздействием которой вещество и его структура, подвергается преобразованию на атомарном уровне.
Закономерно-стабильное соотношение углерода и водорода (С/Н) на всех месторождениях нефти и газа мира, есть надежный показатель мантийного происхождения нефти и газа. 
Состав вещества мантии, - углистые хондриты.
Нефть (пары нефти), -  синтез происходил в условиях мантии системы Земли, имеет стабильное среднее соотношение:  C/Н = 6.47, n = более 50.

43

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 24, 2024, 11:05:05 am »

Американские геологи нашли основной источник гелия-3 на Земле
Максим Борисов
close
100%

Согласно новому исследованию, проведенному американскими учеными из Университета Нью-Мексико, присутствующий на Земле гелий-3 — редкий изотоп гелия, который в природе встречается почти исключительно в форме гелия-4, — просачивается главным образом из ядра планеты. Поскольку почти весь гелий-3 образовался в результате Большого взрыва, это просачивание газа свидетельствует в пользу теории образования Земли во внутренней, а не внешней части исходной солнечной туманности. Статья об этом опубликована в журнале AGU Geochemistry, Geophysics, Geosystems.

Гелий-3 встречается на поверхности Земли в ничтожных количествах, однако прежде ученые не знали, сколько его прибывает из ядра планеты, а не из более верхних слоев — из мантии. Новое исследование указывает на то, что основным источником гелия-3 на Земле является все же именно ядро. Некоторые естественные процессы могут генерировать некоторую часть гелия-3 — например, радиоактивный распад трития, — однако основная часть гелия-3 сохранилась со времен протопланетной туманности — обширного вращающегося газопылевого облака, из которого возникла Солнечная система. Поскольку гелий считается одним из первоначальных элементов, образовавшихся во Вселенной, большая часть гелия-3 также восходит к Большому взрыву.

Из земных глубин ежегодно просачивается около 2 кг гелия-3, этого «достаточно, чтобы наполнить воздушный шар размером со стол», как пояснил ведущий автор исследования Питер Олсон, геофизик из отдела наук о Земле и планетах Университета Нью-Мексико в Альбукерке. Удалось смоделировать поведение гелия в ходе двух ключевых этапов земной истории — первоначального ее формирования, когда планета еще накапливала гелий, — и последующего рождения Луны, образовавшейся из обломков столкнувшегося с Землей объекта размером с Марс около 4 млрд лет назад. Повторное расплавление земной коры привело к улетучиванию из нее большей части гелия, поэтому, опираясь на современную скорость утечки гелия-3, ученые смогли указать его источник и оценить его общее количество: по этим оценкам в ядре содержится от 10 тераграммов (1010 кг) до петаграммов (1012 кг) гелия-3. Столь огромное количество He3, по словам Олсона, и указывает на формирование Земли внутри солнечной туманности, где относительно высокая концентрация гелия позволила ему накопиться в глубинах планеты.

44

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 22, 2024, 12:04:01 pm »

Теория "запрещенной" химии. ⁠⁠
«Я хочу поздравить всех двоечников, которые лили слезы на уроках химии, и разочаровать отличников, свято верующих в ее законы. Я задам вам один очень простой химический вопрос: какова формула хлорида натрия, то есть поваренной соли? Прям лес рук. Немного знающие химию люди ответят NaCl и будут абсолютно правы. Но есть одна теория, согласно которой могут существовать соединения типа Na2Cl, NaCl3, NaCl5, NaCl7 и многие другие. В декабре 2013 года вышла статья под руководством Артема Оганова, в которой дано не только теоретическое предсказание существования таких соединений, но и экспериментальное их подтверждение и получение. Вы можете задать очень точный, многогранный и животрепещущий вопрос: "Че?". Именно на него я и собираюсь дать развернутый ответ. Ну а также расскажу вам немного о запрещенной химии, о том, как работает эволюционный алгоритм, что с помощью него удалось найти, как меняются свойства атомов под давлением, какой элемент самый инертный (гелий? пффф), как объяснить нарушение химических правил и про практическую пользу этих соединений Н
ачнем с азов химии. Представления о валентности позволяют из простых соображений предсказать, сколько связей атом будет образовывать. Ну или иными словами, сколькими руками он сможет вцепиться в другие атомы. Не всегда это точно работает, но более или менее мы знаем, сколько электронов каждый атом использует для образования химической связи. Благодаря этому мы можем предсказать во многих случаях химические формулы вещества. Например, почему оксид кремния - SiO2, а не SiO4. Рассмотрим два элемента — натрий и хлор. Натрий содержит на внешней электронной оболочке всего 1 электрон. Хлору же не хватает именно 1 электрона, чтобы заполнить эту электронную оболочку, тем самым принять устойчивую форму. Поэтому хлор пытается этот электрон откуда-то раздобыть. Когда натрий и хлор встречаются, самое естественное, если натрий отдаст свой электрон хлору. Натрий приобретет заряд +1, хлор приобретет заряд -1, и единственный способ, единственная пропорция, в которой эти два элемента могут сочетаться, — это один к одному, иначе электрической нейтральности не будет. Но при давлениях, начиная с 20 гигапаскалей (ГПа), это 200 тысяч атмосфер, начнут образовываться соединения, которые полностью противоречат тому, что я только что сказал, и устойчивыми станут соединения Na3Cl, Na2Cl, Na3Cl2, NaCl3 и NaCl7 — такой вот букет соединений. Почему так происходит? Дело в том, что правила химии, которые мы знаем по учебникам, были сформулированы на основе анализа огромного массива экспериментальных данных при нормальных условиях. При нормальных условиях наиболее устойчивой формой вещества является та форма, у которой наименьшая энергии.
Влияние давления. Так вот, давление является дополнительным членом энергии, который в учет при нормальных условиях не брали - значение давления на нашей земле по сравнению с энергией связи слишком мало. И те правила, которые были рассчитаны только лишь на энергию, уже не действуют: надо учитывать плотность упаковки и многое-многое другое. Конечно же, речь идет не только о хлоридах натрия - практически в любой химической системе будут образовываться новые соединения, которые не поддаются традиционным правилам химии. Под очень высоким давлением образуются такие соединения как Mg3O2, K5Cl4, K3Cl5. Уверен, они вызовут когнитивный диссонанс у каждого учителя химии, а может и сердечный приступ. Так, под давлением в 1 млн. атмосфер кислород становится сверхпроводником, а натрий при 2 млн. атмосфер перестает быть щелочным металлом, становясь прозрачным диэлектриком.
 Что происходит при таком большом давлении? Сейчас попробую объяснить. Учителя химии в школе и университете говорят, что остовные (внутренние) электроны не важны, важны только валентные (внешние). Теперь разберем, о чем я. За пару минут придумал интересную аналогию электронной конфигурации атома. Секите: Представьте, что атом - это футбольное поле. Болельщики (внутренние, остовные электроны) участия в самой игре не принимают: они просто сидят, существуют, при этом не оказывая никакого влияния на игру футболистов (внешних, валентных электронов). Так вот, при нормальных условиях все именно так. Но под давлением атомы настолько сильно наезжают друг на друга, что остовы (болельщики) начинают перекрываться, выталкивают валентные электроны (футболистов) пинками. Когда остовы перекрываются, валентному электрону ничего не остается, как убежать в пустое пространство и закрыться там наглухо (себе в раздевалку). И вот эти жестко локализованные валентные электроны уже не могут двигаться, не могут прыгать. Они закрыты в узком пространстве и только там могут жить. Именно поэтому натрий перестает быть металлом, так как электроны в нем не передают электрический ток. Но стоит заметить, что запрещенная химия возникает не только при высоких давлениях, но и при любых других экстремальных условиях.
Структура соединений. В зависимости от способа расположения атомов свойства веществ будут разные. Например, углерод имеет 2 аллотропные модификации: графит - черный, сверхмягкий полуметалл, и алмаз - прозрачный, сверхтвердый полупроводник. Без понимания и прогнозирования структуры мы не поймем свойства соединений. Кристаллическую структуру веществ определяют с помощью рентгеновских лучей, длина которых сопоставима с размерами атомов. Лучи, взаимодействуя со структурой кристалла, отражаются и отклоняются на строго определенные позиции. Благодаря этому с помощью интересной математики можно определить, где в пространстве находятся атомы.
Определение структуры кристаллов с помощью дифракции.
Израильский физик и химик Дан Шехтман опубликовал статью, в которой написал про то, что есть вещества без периодической повторяемости структуры. Его уволили, сказав, что нужно лучше знать кристаллографию. Как оказалось, он открыл новое состояние вещества - квазикристаллическое. Через 30 лет, как его уволили, он получил Нобелевскую премию. Сплав алюминия, кобальта и никеля как раз является квазикристаллическим.
Мы можем научиться предсказывать структуры веществ. Когда вы ищите наиболее устойчивую структуру, вам нужно перебрать всевозможные способы расположения атомов в пространстве, и найти тот, который обладает наименьшей энергией, т.е. наибольшей стабильностью. Этих способов - астрономически много. Число способов увеличивается экспоненциально с увеличением числа атомов. Итак, нужно изобрести способ, который не перебирал бы каждый из возможных способов, а напрямую шел к правильному решению. Такой способ нашли, используя эволюционный алгоритм (ниже я объясню, что это) и квантовомеханические расчеты (а это не объясню, ха-ха) и называется он USPEX - Universal structure prediction: evolutionary Xtallography. С помощью решения уравнения Шредингера и эволюционного метода мы можем найти ту самую злосчастную иголку в стоге сена, то есть найти самое лучшее решение из триллионов и триллионов возможных вариантов.
Эволюционные алгоритмы. Эволюционный алгоритм - это своего рода искусственный интеллект, сила которого в том, что он учится на своей собственной истории. Что эволюционный алгоритм делает? Он не пытается постучаться во все двери, отметиться во всех точках. Он ощупывает всю область, прикидывает, где наиболее перспективные решения и максимум внимания посвящает именно им, тем самым шаг за шагом сужая область поиска и приходя к оптимальному решению. Не надо миллиардов решений - достаточно сотен. Благодаря этому алгоритму можно определить структуру соединений. А это вам не хухры-мухры. Алгоритм расширили. Задали в него имена химических элементов: марганец и бор. Провели расчет - получили Mn2B, MnB, MnB4. Все эти соединения давно известны. Их структуры были правильно предсказаны одним расчетом. Но еще было предсказано соединение MnB3, который никто экспериментально никогда не видел. Теория предсказала что-то лишнее или экспериментаторы почему-то не заметили это соединение? Чтобы проверить, кто прав, посоветовали одному экспериментатору смешать 1 долю марганца и 3 доли бора, расплавить, охладить, и о чудо - получили MnB3 со структурой, которую предсказали. Таким же образом получили соединения Ca2C3 и Mg2C3. Но вот под давлением возникает масса новых соединений с крайне странными составами, например Ca5C2.
Необычные полученные данные. Большинство элементов становятся металлами под давлением. Могут возникать такие соединения как AlO2, Al4O7. Mg3O2, MgO2 и другие. Никель ведет себя как благородный газ, превращаясь в неметалл. Железо и кобальт становятся акцепторами электронов, то есть получают возможность принимать электроны. Должно появиться соединение MgFe, что может послужить началу нового типа соединений - ферридов. Натрий становится самым реакционно-способным элементом, даже сильнее цезия. Что самое удивительное: натрий - единственный элемент, который может прореагировать с гелием. Под давлением он образует устойчивое соединение Na2He. Это соединение является прозрачным диэлектриком, что было подтверждено экспериментально. Ну а самым инертным соединением станет неон, для тех, кто интересовался.
Польза запрещенной химии. Имхо, запрещенная химия - это наше будущее. Химия вступила в цифровую эпоху - новые вещества и их свойства теперь открывают не в пробирке, а с помощью искусственного интеллекта. Это не только оказалось быстрей и дешевле, но и привело к революционным открытиям. В наше время уже получили соединение бора, которое является одним из самых прочных веществ, известных человечеству. При снятии давления - оно остается, не распадается и его можно использовать. Проблема хранения фтора до сих пор не решена. Перевозить фтор в контейнерах - очень опасно, так как он крайне токсичен и разъедает большинство контейнеров. Благодаря запрещенной химии появляются соединения типа CsF2, CsF3, CsF5, которые содержат больше фтора и которые можно спокойно отправить из точки А в точку Б. Эти и многие другие соединения находят широкое применение в производстве и в научных сферах деятельности человека. Интерес к запрещенной химии не только фундаментальный, но и вполне прикладной.
Заключение.
Хочется сказать вот о чем - экспериментируйте. Как только человек выходит из зоны комфорта, из зоны, в которой все хорошо известно, из зоны привычных условий в непривычно экстремальные условия, то традиционные правила и устои рушатся. Человек всегда стремится к изучению нового, доселе неизведанного. Это и есть развитие, рост, прогресс. Не важно, кем вы являетесь: офисным работником, артистом или ученым, - важно лишь то, как вы расширяете для себя границы познания нашего с вами прекрасного и таинственного мира. Источник: http://[домен telegraph у нас запрещен:(]/Teoriya-zapreshchennoj-himii-12-10.

45

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 22, 2024, 11:48:00 am »

Топливо с Луны для ядерных реакторов
Наука и новые технологии
2187
Харрисон Шмитт (Harrison Schmitt), один из побывавших на Луне в 1972 году астронавтов, прибывший на конгресс австралийского института физики, считает, что в течение ближайших 10-15 лет человечество вполне способно построить на спутнике Земли рудники для добычи чистого и безопасного ядерного топлива - изотопа гелия, известного как гелий-3, сообщает электронная версия австралийской газеты Sydney Morning Herald.

Данное вещество редко встречается на Земле, но на Луне его в избытке. Гелий-3 можно перерабатывать в безопасное и чистое ядерное топливо, которое может быть использовано в работе будущих термоядерных реакторов. По словам Шмитта, данные реакторы, более экологичные и мощные, чем существующие, понадобятся в скором времени для того, чтобы снабжать энергией увеличивающееся население Земли: «При росте населения планеты до 10-12 миллиардов человек к 2050 году и ожидаемом увеличении уровня жизни энергии потребуется в восемь раз больше, чем мы добываем сейчас».

Лунные шахты, доступные всем государствам, и добыча гелия-3 способны помочь в осуществлении перехода от ископаемого топлива к энергии ядерного синтеза, считает Шмитт. По его словам, грядущие исследования Луны и ее недр будут оплачиваться скорее международными инвесторами, чем налогоплательщиками.

Астронавт также рассказал о вполне реальных перспективах развития лунного туризма, описав место посадки «Аполло-17» как прекрасное место для отдыха: «Это долина, более глубокая, чем Большой каньон. Горы по ее сторонам поднимаются на высоту 2100 метров и сверкают бриллиантами в лучах солнца, более яркого, чем где-нибудь в Австралии». «Самое трудное - привыкнуть к тому, что солнце сверкает в черном небе», добавил Шмитт.

Крутые склоны гор, по его словам, обязательно привлекут искателей острых ощущений: «Кто-нибудь когда-нибудь попытается съехать с них на лыжах с покрытием вроде тефлонового».

Гелий-3 - вещество, которое можно эффективно использовать в разрабатываемых сейчас реакторах, работающих на принципах управляемого термоядерного синтеза. При сжигании одного килограмма гелия-3 выделяется 19 МВт энергии. Однако общее количество всего содержащегося в земных недрах вещества исчисляется лишь сотнями килограммов.

Анализы образцов лунных почв показали, что в поверхностном слое спутника содержится более миллиона тонн гелия-3. Главным источником его стал солнечный ветер. Входящие в состав гелия-3 элементы слабо связаны в лунном грунте, поэтому он начинает выделяться уже при нагреве выше 200 градусов Цельсия.

Лунные запасы потенциальной тепловой энергии более чем в десять раз превышают имеющийся сейчас у человечества ресурс ископаемого топлива.

46

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 19, 2024, 11:34:10 am »

Вещество, которое может вызвать технологическую революцию

"Что, если я скажу, что существует материал, который может стать самым мощным в мире ракетным топливом с удельной энергией, в двадцать раз превышающей удельную энергию двигателей Space Shuttle? Или что этот же материал может стать первым в мире веществом, проявляющим свойства сверхпроводимости при комнатной температуре, и что, если данная технология будет реализована, это будет такой гигантский шаг вперёд, что компьютеры станут в тысячи раз мощнее, чем сегодня? Этот прорыв поможет нам, наконец, воплотить вековую мечту человечества о ядерной энергетике. Применение такого материала не только сделало бы нынешние энергетические установки более безопасными и эффективными, но и полностью преобразили бы такие отрасли, как медицина и транспорт. Впервые гипотеза о возможности существования такого вещества была выдвинута ещё в 1935 году. И с тех пор учёные, не жалея времени и сил, пытаются проложить пути к его созданию. Сегодня мы, возможно, стали на шаг ближе к созданию такого вещества.
Всё, как всегда и везде, начинается с водорода. Водород пронизывает всю Вселенную. Это самый распространённый из всех химических элементов – его молекула состоит всего из одного протона и одного электрона. Однако если водород в газовом состоянии – это элементарно простое вещество, то при переходе из одного состояния в другое его сложность возрастает многократно. Доказательство этому – колоссальное вращающееся образование диаметром 8 000 миль, располагающееся под облачными вершинами Юпитера – самый гигантский океан в Солнечной системе. Давления, образующегося в глубинах планеты, достаточно для того, чтобы нарушить связи между протонами и электронами и перевести элемент в новое необычное состояние: не в плазму, не в газ, а в жидкий металлический водород.
Ключевое слово здесь – металлический. Теория 1935 года предсказала, что при достаточно высоком давлении водород будет проявлять свойства металла, по мере распада молекул на составляющие части превращаясь в электрический проводник. Металлы также характеризуются ярко выраженным блеском и прочностью, другими словами, обычный прозрачный газообразный водород станет непрозрачным.
Но что отличает металлический водород, например, от расплавленного золота? Разница в том, что металлы имеют решётку на атомном уровне. Решётка формируется из ионов, окруженных свободно движущимися электронами. Металлический водород не в состоянии сформировать такую решетку, так как у водорода нет ничего, кроме одного протона, и поэтому для формирования решётки у него не хватает составных частиц. И именно по этой причине металлический водород получает множество уникальных свойств.
Считается, что водород в металлическом состоянии может быть метастабильным, другими словами, он остаётся металлическим даже при снижении давления до нормального уровня. Картина напоминает ту, когда для того чтобы превратить углерод в алмаз, необходимо приложить огромное давление, но, если после этого убрать давление, алмаз не превратится опять в углерод, а будет оставаться алмазом. Однако на практике метастабильность металлического водорода мы проверить пока не можем, так как на Земле нет образцов металлического водорода. Правда, в своё время группа учёных из Гарварда утверждала, что им удалось создать такое вещество в лаборатории, но искомый образец исчез до того, как можно было провести его дальнейший анализ. Нет необходимости говорить о том, что к заявлениям, сделанным этими учёными, следует относиться весьма критически.
Тем не менее в прошлом году в журнале Nature были опубликованы результаты новых, более перспективных исследований.
Вначале исследовательская группа приступила к экспериментам, применяя небольшое давление (измеряемое в гигапаскалях, ГПа) к образцу плотного водорода. Водород оставался прозрачным как в видимом, так и в инфракрасном спектре. Как было сказано выше, отличительными особенностями металлов являются их блеск и непрозрачность. Однако, когда давление было увеличено до 300 ГПа, образец перестал быть прозрачным в видимом спектре. Затем давление на образец постепенно увеличивалось до 400 ГПа и выше, то есть в 4 миллиона раз больше земного атмосферного давления. Когда давление увеличилось до 425 ГПа, образец перестал быть прозрачным в инфракрасном спектре. Водород стал отражать свет, то есть получил новое свойство, и это заставило исследователей поверить в то, что образец плотного водорода перешёл в долгожданное металлическое состояние.
 Фазовый сдвиг образца был обратимым, хотя у исследователей нет уверенности, что при давлениях выше 425 ГПа водород сохранил бы металлические свойства. Используя существующие технологии, измерения свойств образцов водорода в экстремальных условиях (например, под большими давлениями или при низких температурах) проводить практически возможно. По этой причине исследователи также не смогли измерить электропроводность образца – результаты таких измерений могли бы дать неопровержимые доказательства наличия металлического водорода. Даже вычислительные методы, прогнозирующие значения давления, при котором водород переходит в металлическое состояние, нельзя считать точными, так как мы не можем заложить в компьютерную модель необходимые поправки на квантовом уровне.
Тем не менее указанное исследование можно расценивать как лучшее доказательство того, что водород способен переходить в металлическое состояние. Если учёным действительно удастся создать металлический водород, такое вещество появится на нашей планете впервые в её истории. И это может произойти ещё при нашей жизни.
Основные проблемы, которые предстоит решить, будут касаться измерения параметров электрической проводимости и сопротивления металлического водорода. Это поможет понять, сможет ли этот элемент реализовать свой потенциал и, возможно, стать одним из самых ценных веществ на Земле.
Идеально было бы использовать металлический водород в качестве ракетного топлива, так как он лёгкий и занимает малый объём. Преобразование металлического водорода обратно в молекулярный водород позволит высвобождать огромное количество энергии, сопоставимое с той энергией, которая изначально потребовалась бы для создания металлического водорода, и это превратило бы металлический водород в сверхмощное горючее, которое сможет совершить революцию в ракетостроении. Для сравнения: удельный импульс (показатель того, насколько быстро ракетное топливо выбрасывается из задней части космического корабля, а также показатель эффективности космического снаряда) используемых в настоящее время ракет составляет около 450 секунд. Удельный импульс ракет на металлическом водороде оценивается в 1 700 секунд. Другими словами, выводимые на орбиту ракеты смогут иметь не две ступени, а всего одну, что позволит значительно увеличить полезную нагрузку ракет.
Таким образом, использование металлического водорода позволит нам более уверенно исследовать соседние миры и одновременно обеспечит долгожданный прогресс на нашей собственной планете – будут разработаны новые технологии хранения и передачи энергии, и кардинальные изменения претерпят устройства, которыми мы пользуемся в повседневной жизни. И, если исследования, подобные проведённым в прошлом году, продолжатся, теоретическая возможность создания металлического водорода превратится в практическую. Это открытие может стать одним из самых важных за всю историю человечества» (Hyhhhelhoff).

47

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 17, 2024, 01:57:29 pm »

Сокровище Луны – гелий-3
 
Горсточка грунта, которая была подобрана на гребне лунного кратера Камелот, соскользнула с обычного совка в специальный тефлоновый пакет и вместе с командой «Аполлона-17» отправилась на Землю. В тот день, 13 декабря 1972 года, мало кто мог представить, что образец лунного грунта под номером 75501, а также образцы грунта, доставленные «Апполоном-11» и рядом других экспедиций, в том числе и советской исследовательской станцией «Луна-16», послужит весомым аргументом, для того чтобы в XXI веке человечество решило вернуться на Луну. Осознание этого пришло только через 30 лет, когда молодые ученые из университета штата Висконсин в образце лунного грунта нашли существенное содержание гелия-3. Это очень интересное вещество является изотопом хорошо известного всем газа – гелия, которым во время праздников заправляют разноцветные воздушные шары.

Еще до проведения СССР и США лунных миссий небольшое количество гелия-3 было найдено и на нашей планете, тогда данный факт уже заинтересовал научное сообщество. Гелий-3, обладающий уникальным внутриатомным строением, обещал ученым фантастические перспективы. Если удастся использовать гелий-3 в реакции ядерного синтеза, можно будет получить колоссальное количество электроэнергии, не утопая при этом в опасных радиоактивных отходах, которые производятся на АЭС независимо от нашего желания. Добыча гелия-3 на Луне и последующая его доставка на Землю – это задача не из легких, но при этом те, кто ввяжутся в эту авантюру, могут стать обладателем сногсшибательного вознаграждения. Гелий-3 – это то вещество, которое сможет навсегда избавить мир от «наркотической зависимости» – ископаемого топлива, нефтяной иглы.

На Земле гелия-3 фатально не хватает. Огромное количество гелия зарождается на Солнце, но малую его долю составляет гелий-3, а основную массу – гораздо более часто встречающийся гелий-4. Пока данные изотопы движутся в составе «солнечного ветра» к Земле, оба изотопа претерпевают изменения. Столь драгоценный для землян гелий-3 не достигает нашей планеты, так как он отбрасывается прочь магнитным полем Земли. В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта.


В наши дни ученые рассматривают наш естественный спутник не только как естественную астрономическую обсерваторию и источник энергоресурсов, но и как будущий запасной континент для землян. При этом именно неисчерпаемый источник космического топлива наиболее привлекателен и перспективен. Новый возможный континент для землян находится на удалении всего в 380 тысяч километров от нашей планеты, при какой-то глобальной катастрофе на Земле здесь вполне могло бы найтись укрытие для людей. С Луны без особых помех можно наблюдать за другими небесными объектами, так на Земле этому в некоторой степени мешает атмосфера. Но главное – это неисчерпаемые запасы энергии, которой, по подсчетам ученых, для человечества хватило бы на 15 000 лет. Помимо этого на Луне есть запасы редких металлов: титана, бария, алюминия, циркония и это не все, считают ученые. Сегодня человечество находится лишь в самом начале пути по освоению Луны.

В настоящее время КНР, Индия, США, Россия, Япония – все эти государства находятся в очереди к Луне, и этих стран становится все больше. Очередной всплеск интереса к Луне возник еще в середине 90-х годов прошлого века. Тогда в научном сообществе возникло предположение о том, что на Луне может быть вода. Не так давно американский зонд «LRO» с российским прибором «Lend» это окончательно подтвердили – на Луне действительно есть вода (в виде льда на дне кратеров) и ее здесь немало (до 600 млн. тонн), а это решает множество проблем.

Наличие на Луне воды особенно ценно, так как способно решить большое количество различных проблем, которые возникнут при постройке лунных баз. Воду не придется доставлять с Земли, ее можно будет перерабатывать непосредственно на месте, отмечает Игорь Митрофанов – заведующий лабораторией космической гамма-спектроскопии ИКИ. По некоторым расчетам, при должном желании и финансировании человечество могло бы обосноваться на нашем естественном спутнике уже через 15 лет. При этом, скорее всего, первые обитатели Луны жили бы на ее полюсах вблизи больших запасов обнаруженной воды.


Однако ко многому на Луне пришлось бы привыкать по новой – даже к такому процессу, как ходьба. По Луне гораздо проще прыгать, в том, что гравитация здесь в 6 раз меньше, чем на Земле, в свое время убедился еще Нэйл Армстронг, когда 40 лет назад впервые ступил на поверхность данного небесного тела. При этом главным врагом человека на Луне в настоящее время является радиация, вариантов спасения от которой не так много. По словам Льва Зеленого директора Института космических исследований РАН, на нашем естественном спутнике нет магнитного поля. На Луну попадает вся радиация от Солнца и защититься от нее достаточно сложно.

При этом то, что Луна должна стать первой ступенью для продвижения человека в космосе – это бесспорный факт, считает Лев Зеленый. По его словам, Луна может стать перевалочной базой для стартов к другим планетам солнечной системы. Также здесь можно будет разместить станцию раннего оповещения о приближения к Земле опасных космических объектов: комет и астероидов, что достаточно важно в свете последних событий. Однако самое важное, что там есть – это гелий-3, возможно, космическое топливо будущего. Трудно поверить, но темно-серая пыль, которой выстлана вся поверхность Луны – это кладовая данного уникального вещества.

Нефть и газ на планете не вечны. По оценкам ряда экспертов, без особых проблем человечество проживет на этих ресурсах порядка 40 лет. На сегодняшний день единственной альтернативой выступают атомные станции, но это не так безопасно из-за радиации. В то же время термоядерная реакция с участием гелия-3 является экологически чистой. По словам ученых, ничего лучшего пока не придумано и на это есть как минимум 2 причины. Во-первых, это очень эффективное термоядерное топливо, а во-вторых, что еще более ценно, оно является экологически чистым, отмечает Эрик Галимов – директор Института Геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского.

48

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 17, 2024, 01:15:04 pm »

206

Не вешайте нам гелий-3 на уши!
Версия для печати

Андрей Ваганов
Ответственный редактор приложения "НГ-Наука"

Об авторе: Андрей Геннадьевич Ваганов - ответственный редактор приложения "НГ-наука".

Тэги: луна, гелий3, топливо, наса

«Мы говорим сейчас о термоядерной энергетике будущего и новом экологическом типе топлива, которое нельзя добыть на Земле. Речь идет о промышленном освоении Луны для добычи гелия-3». Это заявление главы ракетно-космической корпорации «Энергия» Николая Севастьянова, если и не потрясло воображение законопослушных россиян (им сейчас, как раз, накануне нового отопительного сезона только с гелием-3 разбираться), то уж воображение специалистов и людей заинтересованных не оставило равнодушным.

Оно и понятно: при, мягко говоря, не блестящем состоянии дел в отечественной аэрокосмической отрасли (космический бюджет России в 30 раз меньше, чем в США и в 2 раза меньше, чем в Индии; с 1989 по 2004-й годы мы запустили всего 3 исследовательских КА), вдруг, вот так, ни больше, ни меньше – россияне будут добывать гелий-3 на Луне! Напомню, что, теоретически, этот легкий изотоп гелия способен вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. Соответственно, термояд многие ученые считают потенциально безграничным источником дешевой энергии. Однако проблемка есть: гелий-3 составляет менее одной миллионной доли от общего количества гелия на Земле. А вот в лунном грунте этот легкий изотоп содержится в изобилии: по оценке академика Эрика Галимова – около 500 млн. тонн...

Говорят, в свое время в США перед входом в Диснейленд висел огромный плакат: «Мы и наша страна можем все, единственное, что нас лимитирует, это границы нашего воображения». Все это было недалеко от истины: быстрый и эффективный атомный проект, фантастически успешная лунная программа, стратегическая оборонная инициатива (СОИ), вконец доконавшая советскую экономику. ...

По существу, одной из главных функций государства, особенно в XX веке, было как раз формулирование перед научным сообществом задач на грани воображения. Это касается и советского государства: электрификация, индустриализация, создание атомной бомбы, первый спутник, поворот рек┘ Кстати, и у нас был свой «плакат» перед Диснейлендом – «Мы рождены, чтоб сказку сделать былью!»
«Я просто думаю, что есть дефицит в какой-то крупной технологической задаче, – подчеркнул в беседе со мной доктор физико-математических наук, ученый секретарь Института космических исследований РАН Александр Захаров. – Может быть, из-за этого и возникли в последнее время все эти разговоры о добыче на Луне гелия-3 для термоядерной энергетики. Если Луна – источник полезных ископаемых, и оттуда везти этот гелий-3, а на Земле не хватает энергии┘ Все это понятно, звучит очень красиво. И под это легко, может быть, уговорить влиятельных людей выделить деньги. Я думаю, что это так».

Но все дело в том, что сейчас на Земле нет технологии – и в ближайшие, как минимум, 50 лет не предвидится ее появления, – сжигания гелия-3 в термоядерной реакции. Нет даже эскизного проекта такого реактора. Строящийся сейчас во Франции международный термоядерный реактор ITER проектируется на «сжигание» изотопов водорода – дейтерия и трития. Расчетная температура «поджига» термоядерной реакции – 100–200 млн. градусов. Для использования гелия-3 температура должна быть на порядок-два выше.

Значит, руководитель крупнейшей в России ракетно-космической корпорации Николай Севастьянов, извините за выражение, пудрит нам мозги своим гелием-3? Не похоже. Зачем!?

«Космическая отрасль, естественно, заинтересована в таком крупном и дорогостоящем проекте, – считает Александр Захаров. – Но с точки зрения его практического использования, абсолютно очевидно, что это преждевременно».

Чтобы реализовать проект «гелий-3» нужно создавать специальную программу дополнительных исследований Луны, запускать целую эскадру космических аппаратов, решать вопросы с добычей гелия-3, его переработкой┘ Это разорит страну почище всякой СОИ.

«Я не хочу сказать, что Луна с научной точки зрения полностью закрыта – там остались и научные задачи, – подчеркивает Александр Захаров. – Но, как говорится, этим надо заниматься step by step, не забываю о других научных задачах. А то мы как-то шарахаемся: как только американцы объявили о программе пилотируемого полета на Марс – и сразу мы заявляем, что тоже готовы этим заниматься. Услышали про лунные программы – давайте тоже этим заниматься┘ У нас нет обдуманной, взвешенной, стратегической национальной задачи».

Вот, опять вернулись к тому, с чего начали, – к стратегической национальной задаче. Беда в том, что в отличие от американцев мы лимитированы не столько своим воображением – с этим-то, как показывает заявление Николая Севастьянова, у нас все в порядке. Но вот на программу «гелий-3» (условно назовем ее так), по самым скромным расчетам, потребуется 5 млрд. долл. на пять лет исследований.

С чисто научной точки зрения, в проблеме термояда на основе ТОКАМАКов, даже несмотря на принятое решение о строительстве международного экспериментального реактора ITER, наметился некий застой. (Впрочем, это тема для отдельного разговора.) Как мне кажется, проблема гелия-3 для некоторой части влиятельного термоядерного лобби – новая ниша для реанимации и реализации профессиональных амбиций.

Мало того – и это уж совсем сенсационная вещь, и только поэтому я не начал с нее свою статью, - как нам сообщил эксперт из аэрокосмической отрасли, на российский проект добычи легкого изотопа гелия на Луне выделен┘ 1 млрд. долларов! Деньги эти, якобы, имеют американское происхождение.

Несмотря на всю замысловатость подобной комбинации, концы с концами в ней сходятся вполне успешно. Чтобы добиться выделения 104-х млрд. долл. на объявленную недавно программу создания лунной базы, Национальному агентству США по аэронавтике и космическим исследованиям надо было показать, что «стратегические конкуренты» тоже не дремлют. То есть, «российский» миллиард - это, своего рода, накладные расходы NASA... Отсюда и необъяснимый рациональными мотивами всплеск интереса к добыче гелия-3 в России.

Если это действительно так, то лишний раз нам всем придется убедиться в справедливости формулы, напечатанной лет десять назад в журнале Physics Today. Вот она: «Ученые – это не бескорыстные искатели истины, а скорее участники острой конкурентной борьбы за научное влияние, победители которой срывают банк».

49

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 17, 2024, 12:46:46 pm »

Не вешайте нам гелий-3 на уши!
Версия для печати

Андрей Ваганов
Ответственный редактор приложения "НГ-Наука"

Об авторе: Андрей Геннадьевич Ваганов - ответственный редактор приложения "НГ-наука".

Тэги: луна, гелий3, топливо, наса

«Мы говорим сейчас о термоядерной энергетике будущего и новом экологическом типе топлива, которое нельзя добыть на Земле. Речь идет о промышленном освоении Луны для добычи гелия-3». Это заявление главы ракетно-космической корпорации «Энергия» Николая Севастьянова, если и не потрясло воображение законопослушных россиян (им сейчас, как раз, накануне нового отопительного сезона только с гелием-3 разбираться), то уж воображение специалистов и людей заинтересованных не оставило равнодушным.

Оно и понятно: при, мягко говоря, не блестящем состоянии дел в отечественной аэрокосмической отрасли (космический бюджет России в 30 раз меньше, чем в США и в 2 раза меньше, чем в Индии; с 1989 по 2004-й годы мы запустили всего 3 исследовательских КА), вдруг, вот так, ни больше, ни меньше – россияне будут добывать гелий-3 на Луне! Напомню, что, теоретически, этот легкий изотоп гелия способен вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. Соответственно, термояд многие ученые считают потенциально безграничным источником дешевой энергии. Однако проблемка есть: гелий-3 составляет менее одной миллионной доли от общего количества гелия на Земле. А вот в лунном грунте этот легкий изотоп содержится в изобилии: по оценке академика Эрика Галимова – около 500 млн. тонн...

Говорят, в свое время в США перед входом в Диснейленд висел огромный плакат: «Мы и наша страна можем все, единственное, что нас лимитирует, это границы нашего воображения». Все это было недалеко от истины: быстрый и эффективный атомный проект, фантастически успешная лунная программа, стратегическая оборонная инициатива (СОИ), вконец доконавшая советскую экономику. ...

По существу, одной из главных функций государства, особенно в XX веке, было как раз формулирование перед научным сообществом задач на грани воображения. Это касается и советского государства: электрификация, индустриализация, создание атомной бомбы, первый спутник, поворот рек┘ Кстати, и у нас был свой «плакат» перед Диснейлендом – «Мы рождены, чтоб сказку сделать былью!»
«Я просто думаю, что есть дефицит в какой-то крупной технологической задаче, – подчеркнул в беседе со мной доктор физико-математических наук, ученый секретарь Института космических исследований РАН Александр Захаров. – Может быть, из-за этого и возникли в последнее время все эти разговоры о добыче на Луне гелия-3 для термоядерной энергетики. Если Луна – источник полезных ископаемых, и оттуда везти этот гелий-3, а на Земле не хватает энергии┘ Все это понятно, звучит очень красиво. И под это легко, может быть, уговорить влиятельных людей выделить деньги. Я думаю, что это так».

Но все дело в том, что сейчас на Земле нет технологии – и в ближайшие, как минимум, 50 лет не предвидится ее появления, – сжигания гелия-3 в термоядерной реакции. Нет даже эскизного проекта такого реактора. Строящийся сейчас во Франции международный термоядерный реактор ITER проектируется на «сжигание» изотопов водорода – дейтерия и трития. Расчетная температура «поджига» термоядерной реакции – 100–200 млн. градусов. Для использования гелия-3 температура должна быть на порядок-два выше.

Значит, руководитель крупнейшей в России ракетно-космической корпорации Николай Севастьянов, извините за выражение, пудрит нам мозги своим гелием-3? Не похоже. Зачем!?

«Космическая отрасль, естественно, заинтересована в таком крупном и дорогостоящем проекте, – считает Александр Захаров. – Но с точки зрения его практического использования, абсолютно очевидно, что это преждевременно».

Чтобы реализовать проект «гелий-3» нужно создавать специальную программу дополнительных исследований Луны, запускать целую эскадру космических аппаратов, решать вопросы с добычей гелия-3, его переработкой┘ Это разорит страну почище всякой СОИ.

«Я не хочу сказать, что Луна с научной точки зрения полностью закрыта – там остались и научные задачи, – подчеркивает Александр Захаров. – Но, как говорится, этим надо заниматься step by step, не забываю о других научных задачах. А то мы как-то шарахаемся: как только американцы объявили о программе пилотируемого полета на Марс – и сразу мы заявляем, что тоже готовы этим заниматься. Услышали про лунные программы – давайте тоже этим заниматься┘ У нас нет обдуманной, взвешенной, стратегической национальной задачи».

Вот, опять вернулись к тому, с чего начали, – к стратегической национальной задаче. Беда в том, что в отличие от американцев мы лимитированы не столько своим воображением – с этим-то, как показывает заявление Николая Севастьянова, у нас все в порядке. Но вот на программу «гелий-3» (условно назовем ее так), по самым скромным расчетам, потребуется 5 млрд. долл. на пять лет исследований.

С чисто научной точки зрения, в проблеме термояда на основе ТОКАМАКов, даже несмотря на принятое решение о строительстве международного экспериментального реактора ITER, наметился некий застой. (Впрочем, это тема для отдельного разговора.) Как мне кажется, проблема гелия-3 для некоторой части влиятельного термоядерного лобби – новая ниша для реанимации и реализации профессиональных амбиций.

Мало того – и это уж совсем сенсационная вещь, и только поэтому я не начал с нее свою статью, - как нам сообщил эксперт из аэрокосмической отрасли, на российский проект добычи легкого изотопа гелия на Луне выделен┘ 1 млрд. долларов! Деньги эти, якобы, имеют американское происхождение.

Несмотря на всю замысловатость подобной комбинации, концы с концами в ней сходятся вполне успешно. Чтобы добиться выделения 104-х млрд. долл. на объявленную недавно программу создания лунной базы, Национальному агентству США по аэронавтике и космическим исследованиям надо было показать, что «стратегические конкуренты» тоже не дремлют. То есть, «российский» миллиард - это, своего рода, накладные расходы NASA... Отсюда и необъяснимый рациональными мотивами всплеск интереса к добыче гелия-3 в России.

Если это действительно так, то лишний раз нам всем придется убедиться в справедливости формулы, напечатанной лет десять назад в журнале Physics Today. Вот она: «Ученые – это не бескорыстные искатели истины, а скорее участники острой конкурентной борьбы за научное влияние, победители которой срывают банк».






0

50

О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре / Re: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

« Последний ответ от Устьянцев Валерий Николаевич Февраля 16, 2024, 05:09:04 pm »

 Станет ли гелий-3 топливом будущего?
Энергия
Дмитрий Медведев
08.06.2022


В контексте лунной гонки XXI века, в которую активно включились США, Китай и Россия, довольно часто упоминается гелий-3. Оно и понятно: огромным тратам на космические программы нужно придать хотя бы видимость какой-то осязаемой практической пользы. Гелий-3 называют элементом, который способен решить все энергетические проблемы человечества на тысячелетия вперед, а Луну — самым перспективным местом, где его можно добывать. Именно этим порой обуславливают пробудившийся интерес ведущих держав к освоению спутника. Но на сегодняшний день рассматривать гелий-3 как топливо будущего следует с большими оговорками. И вот почему.
Три-четыре

Итак, что такое гелий-3 и почему он, собственно, три? Здесь нужно вспомнить школьный курс химии. Все химические элементы в этой Вселенной существуют в виде изотопов. Изотопы — это варианты одного элемента, у которых одинаковый заряд ядра (а следовательно, одинаковое количество протонов), но разное массовое число (из-за того, что в ядре разное количество нейтронов). Свойства изотопов могут различаться — самое известное неспециалистам различие в том, что изотопы могут быть стабильными и радиоактивными.

У интересующего нас гелия есть девять изотопов, но только два из них стабильны: это гелий-4 (его ядро состоит из двух протонов и двух нейтронов) и гелий-3 (в его ядре два протона и один нейтрон). Из этих двух изотопов и состоит природный гелий. Почему же его нужно искать на Луне?

    Дело в том, что из всего гелия, который есть на нашей планете, 99,999863 % составляет гелий-4.

Оба изотопа из-за своей легкости постоянно улетают из нашей планеты в космос. Но запасы гелия-4 пополняются в результате альфа-распада природных радиоактивных элементов вроде урана или тория (альфа-частица и есть по сути ядро гелия-4). А вот гелий-3 так не образуется, и весь его запас на нашей планете появился миллиарды лет назад, когда Земля только формировалась. С тех пор он постепенно улетучивается из мантии в атмосферу, а оттуда в космос.

А вот на других объектах Солнечной системы дела обстоят иначе. К ним гелий-3 заносится с солнечным ветром — поток частиц от нашей звезды. Земля защищена атмосферой и магнитным полем, так что сюда гелий-3 не поступает. А вот в лунном реголите (поверхностный слой лунного грунта) изотоп прекрасно накапливается. В результате за те миллиарды лет, которые существует наш спутник, там накопились значительные (по сравнению с земными) запасы гелия-3. Они оцениваются от 0,5 до 2,5 миллиона тонн. Кажется, что это не очень много, но на всей Земле его только 35 тысяч тонн.

Но зачем он вообще нам нужен?
То, что гелий-3 образуется на Солнце, в котором происходят термоядерные реакции, намекает на возможность использования изотопа в перспективном термоядерном реакторе. Теоретически возможна реакция термоядерного синтеза между гелием-3 и дейтерием (тяжелым изотопом водорода). Использование такого топлива имеет ряд преимуществ перед традиционно рассматриваемой реакций слияния дейтерия и трития.

Во-первых, снижается проблема нейтронной радиации. При слиянии ядер дейтерия и трития высвобождается большой поток нейтронов, который не только опасен для всего живого и требует установки защиты вокруг реактора, но и разрушает само устройство. Поток нейтронов от слияния гелия-3 и дейтерия в десятки раз ниже.

Во-вторых, продуктом реакции гелия-3 и дейтерия является изотоп гелий-4 и протон. Вот этот протон можно поймать электромагнитным полем и использовать для получения электричества в специальном генераторе.

В-третьих, такой реактор абсолютно безопасен. Топливо не радиоактивно, а если произойдет авария, то выбросов не происходит.

В-четвертых, в результате такой реакции выделяется огромное количество энергии. По расчетам, слияние 1 тонны гелия-3 и 0,67 тонн дейтерия эквивалентно сжиганию 15 миллионов тонн нефти. Если оценки содержания изотопа в лунном грунте верны, то при текущем потреблении гелий-3 сможет обеспечивать потребности человечества в течение 5 тысяч лет.

Разумеется, не все так гладко. Температура в активной зоне должна быть выше 109 градусов, иначе ядра дейтерия будут сливаться друг с другом, игнорируя гелия-3. При этом из-за излучения плазма будет остывать быстрее, чем подогреваться за счет реакции. А это значит, что придется искусственно поддавать жару, а сделать это в таких температурах довольно сложно. Иными словами, управляемый термоядерный синтез в принципе пока что не реализован в масштабах, предполагающих коммерческое использование.

    Синтез гелия-3 и дейтерия — это даже для такой сложной проблемы задача со звездочкой.

С другой стороны, добыча гелия-3 — это тоже технологическая проблема. Пока что человечество смогло покататься на Луне на автомобиле и установить там флаг США. Для добычи гелия-3 нужно будет переработать прямо на спутнике миллионы тонн лунного грунта (даже при условии, что на Луне изотопа сильно больше, чем на Земле, его содержание все равно не больше 0,01 г на тонну). Пока что технологии находятся на стадии написанных научных статей (например, этим занималось NASA: pdf и pdf). В 2006 году тогдашний глава РКК «Энергии» Николай Севастьянов прогнозировал, что уже через 10 лет (то есть в 2016-м) Россия создаст базу на Луне, а вскоре после этого начнет добычу гелия-3. Прогноз оказался слишком оптимистичным.

Разумеется, кроме добычи есть еще и вопросики с транспортировкой. У нас пока нет флота космических танкеров, которые могли бы регулярно совершать рейсы между Землей и спутником.

В общем, все выглядит так, что использования гелия-3 в качестве топлива — перспектива не ближайших десятилетий. А там, возможно, нам и не понадобится ничего добывать на спутнике. Как полагает доктор физико-математических наук, академик Лев Зеленый, если мы освоим промышленно пригодную технологию термоядерного синтеза, то в качестве топлива сможем использовать бор, которого на Земле завались. И тогда гелий-3 станет нам попросту ненужным