Термоядерная реакция дает жизнь всему сущему на Земле. Даже тот, кто со школьной скамьи возненавидел физику, высказывает свои суждения исключительно благодаря термоядерной реакции, которая идет внутри нашего Солнца и всех звезд во Вселенной. Но установок, в которых удалось бы осуществить управляемый термоядерный синтез, не создано. Единственное исключение - водородная бомба, но от нее польза сомнительная. Насколько водородная бомба, где происходит синтез ядер, сильнее атомной, построенной на принципе деления ядер урана, настолько же термоядерный реактор выгоднее привычного атомного. Кроме того, термояд дает совсем слабое радиоактивное загрязнение, выбросы парниковых газов и кислотных газов почти отсутствуют. Но самое главное - для термоядерной реакции запасы топлива неистощимы, поскольку в ход идет не редкий уран, а водород, которого повсюду навалом.
Но вопрос о самом эффективном топливе для термоядерного реактора открыт. Проект ИТЭР предполагает добиться управляемой термоядерной реакции за счет синтеза изотопа водорода дейтерия с другим изотопом - тритием. Эта идея теоретически впервые обоснована академиками Таммом и Сахаровым, конструкция токамаков также родилась в СССР. Но есть другая возможность - осуществить синтез дейтерия с гелием-3, на что делают упор в Америке, удалившейся из ИТЭР. По оценкам экспертов, такой экспериментальный реактор может быть построен через 16-20 лет.
Эта реакция требует более высоких температур, но является экологически абсолютно чистой, поскольку выделяются не всепроникающие нейтроны, как в других ядерных реакциях, а заряженные протоны, которые несложно уловить без риска, что конструкционные материалы станут радиоактивными. Срок службы реактора значительно возрастает, конструкция упрощается, надежность возрастает. Так как протоны несут электрический заряд, возникает возможность прямого преобразования термоядерной энергии в электрическую, минуя потери на тепловое преобразование.
Одна незадача - на Земле гелия-3 почти не сыскать. Кот наплакал - всего 4 тысячи тонн. По всей планете в лабораториях за год потребляется несколько десятков граммов гелия-3 в год. Но гелия-3 относительно много в солнечном ветре, который на 4% состоит из обычного гелия-4. Содержание гелия-3 на Луне в 10 тысяч раз выше, чем на Земле. На нашем спутнике, где нет рассеяния в атмосфере, гелий оседает в реголите, верхнем слое лунного грунта и может быть извлечен без особенных ухищрений. По оценкам, только в море Спокойствия площадью 280 тысяч кв. км содержится 850 млрд тонн пригодного к добыче реголита, из которого можно добыть 9,5 тонны гелия-3. Специалисты по геологии Луны, изучив образцы реголита, добытые советскими и американскими экспедициями, высчитали, что соотношение гелия-3 и гелия в реголите достигает 1:2600, а в солнечном ветре - 1:3 300. Выделить гелий-3 из реголита несложно - достаточно нагреть грунт до 700 градусов. Это можно делать в солнечных печах, при этом образуются и другие полезные летучие фракции - водород, кислород, азот. А это значит, что непосредственно на Луне можно организовать производство топлива и окислителя для ракет, которые будут курсировать с грузами к Земле. Поскольку лунный грунт богат титаном, его тоже можно пустить в дело для тяжелых элементов конструкций, чтобы не таскать их с Земли, где будут производиться только самые высокотехнологичные элементы.
Чтобы добыть 1 тонну гелия-3, надо вскрыть лунный грунт площадью 20 тысяч кв. км на глубину 3 метра. Для сравнения: общая площадь Москвы и Московской области - 47 тысяч кв. км. Чтобы покрыть все земные потребности в энергетике, надо за год вывезти с Луны 100 тонн гелия-3.
Либо на Луну, либо в пещеры
Академик Эрик Галимов, директор Института геохимии и аналитической химии РАН:
Гелий-3 - сигнал, который подает человечеству Всевышний, но мы должны услышать этот сигнал. Только не надо думать, что гелий-3 на Луне можно черпать ложкой. Необходимо провести геологическую разведку, построить лунную базу и заводы по сжижению гелия, создать роботов, обучить вахтенных операторов. То есть построить на Луне крупную горнодобывающую промышленность. Не говоря уже о том, что на Земле надо научиться удерживать плазму в термоядерной реакции, где сделаны пока только первые шаги. Одним словом, надо сделать революцию. Кто раньше сообразит с гелием, тот и выиграет в гонке за будущее мировое энергетическое лидерство. Иначе - назад, в пещеры.
На очереди - Юпитер, Уран и Калипсо
Академик Роальд Сагдеев, профессор Мэрилендского университета(США):
Гелия-3 на Луне хватит на 15 тысяч лет, но и лунные месторождения не вечны. Потом придется перебраться на другие планеты. Добыча гелия-3 наиболее перспективна на спутнике Юпитера Калипсо, а также в атмосфере самого Юпитера и Урана. Около Юпитера гелия очень много - 10%. Но для того, чтобы выйти из поля гравитации этого гиганта, необходима скорость 61 км/сек, почти в 6 раз выше, чем для полета на Луну. Уран держит не так крепко, ему достаточно 22 км/сек.
… Когда в конце 1980-х готовился саммит в Женеве, было решено предложить Рейгану какую-нибудь зажигательную идею, чтобы отвлечь его от разорительных для нас "звездных войн". Проект международного термоядерного реактора понравился Рейгану, но через некоторое время США покинули ИТЭР, сочтя его не слишком перспективным и сосредоточились в термояде на других направлениях. В США уже проведены успешные эксперименты с использованием лазеров и инерционным удержанием плазмы. В токамаках, которые придуманы в СССР и положены в основу ИТЭР, используется магнитное удержание плазмы. Какой бы способ ни оказался более эффективным, я уверен, что успех термояда будет добыт на Земле, а прыжок на Луну - это потеря реальной почвы под ногами.
«Известия науки» 27.04.2006
