Россия проведёт уникальные испытания космического лазера
Роскосмос планирует уникальный эксперимент по беспроводной передаче энергии в космосе: вместо провода будет использован лазерный луч, по которому передадут электричество с борта российского сегмента МКС на транспортный корабль «Прогресс» на расстоянии до 2 км.
Федеральное космическое агентство намерено провести в космосе уникальный эксперимент. С помощью лазера будет осуществлена попытка беспроводной передаче энергии с борта российского сегмента МКС на транспортный корабль «Прогресс», который отведут от станции на расстояние около 1,5 км.
Как пишет газета «Известия», подготовкой эксперимента занимаются специалисты РКК «Энергия». По данным издания, её специалисты уже приступили к наземной отработке технологии передачи электроэнергии с одного объекта на другой посредством лазерного инфракрасного излучения.
«К проекту подключены ведущие лаборатории страны, и сегодня у нас уже есть фотоэлектрические приёмники-преобразователи с эффективностью около 60%», — рассказал начальник отдела по энергетическим системам космических средств нового поколения РКК «Энергия» Вячеслав Тугаенко.
По его словам, для отработки системы наведения луча на базе предприятия, подготовлена трасса, где расстояние между излучателем и приёмником составляет 1,5 км. «Система успешно функционирует в экспериментальном режиме», — добавил Тугаенко.
По оценкам специалистов корпорации, КПД всего тракта может составить 10-20%, а при использовании самых современных достижений в лазерной технике и оптоэлектронике имеются все возможности повысить его до 30%.
«В результате первоначальных исследований пришло понимание, что мы можем провести такой эксперимент в космосе. В космическом эксперименте планируется передавать энергию с МКС на транспортно-грузовой корабль «Прогресс», который для этого будет отведён от станции на 1-2 км», — сказал Тугаенко.
По замыслу разработчиков из РКК «Энергия», создание эффективных лазерных систем позволит в перспективе передавать электроэнергию от космических аппаратов с достаточно мощными энергетическими установками на другие космические аппараты, оснащённые специальными приёмниками-преобразователями, что открывает новые возможности при освоении космического пространства.
Оригинал новости RT на русском:
https://russian.rt.com/article/133612
Будущее России: термоядерные реакторы и лунные базы
Я в одной статье уже разбирал ближайшее будущее термоядерных реакторов. Думаю, те дети, которые сегодня только учатся ползать, достигнут осмысленного возраста, чтобы восхищенно смотреть трансляции с первых запусков ИТЭР. А сегодня мы поговорим о топливе, что требуется для термоядерных реакторов, футуристическом будущем России и нашей лунной программе.
Какая связь? Давайте разбираться.
Вспомним
В термоядерном реакторе происходит реакция синтеза, т.е. легкие атомные ядра в результате нагрева разгоняются и соединяются в более тяжелое ядро атома. Во время соединения высвобождается море энергии, ради которой все и затевается.
В задаче конструирования термоядерного реактора есть множество сложностей, однако они решаются. Во Франции совместными силами нескольких стран, в том числе и России, уже приступили к строительству упомянутого ИТЭР. Но о нем я уже писал.
Одна из сложностей промышленного запуска термоядерного реактора — это топливо. Планируется использовать различные варианты.
Дейтерий + тритий
Это самый легкий вариант с точки зрения обеспечения протекания реакции. Дейтерий — это тяжелый водород. Добыть его не проблема. Только в воде его десятки миллиардов тонн. Берем воду. Получаем из нее тяжелую воду, а затем уже дейтерий. Его производство на земле в настоящий момент — десятки тысяч тонн в год. Мы это умеем.
С тритием сложнее. Тритий — это сверхтяжелый водород. Он образуется в высоких слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов. Как вы понимаете, его там образуется совсем не много, и ловить его в высоте не представляется возможным.
Поэтому тритий производят на земле на атомных реакторах. Представляете, всего с 1955 года по 1999 год, например в США, было получено 225 кг.
Наши реакторы этим тоже умеют заниматься. Стоит один килограмм этой радости почти 2 миллиарда рублей. Отличные вложения? Да не тут-то было.
Проблема тут еще в том, что период полураспада трития —12 с небольшим лет. Это значит, что через 12 лет от 1 кг. трития останется всего полкило. Не самый лучший способ хранить свои деньги. Только на один запуск ИТЭР понадобится 3 кг. Для запуска термоядерного реактора следующего поколения DEMO — 4-10 кг. А в мире сейчас имеется всего 18 кг. этого добра.
Да, и спешу обрадовать: рабочий термоядерный реактор с электростанцией, вырабатывающей гигаватты электричества, будет потреблять на каждый этот самый гигаватт*год 56 кг (!) трития.
Где столько взять? Да, термоядерная энергетика недешевое занятие.
Изящное решение
Уже термоядерная установка DEMO должна будет вырабатывать тритий для своих потребностей самостоятельно и даже больше —для других реакторов. Собственно это одно из предназначений DEMO — доказать, что тритием реактор может обеспечивать себя сам и производить излишки. Как же так?
Во время термоядерного синтеза из дейтерия и трития получается ядро гелия и высокоэнергетический нейтрон. Этот самый нейтрон, мчась быстрее ветра, должен покинуть электромагнитную камеру и стукнуться о метровую оболочку из лития. При столкновении нейтрона и ядра лития и появится тритий.
Ну а с литием у нас проблем никогда не было.
Ну а если не будет?
Если тритий не получится вырабатывать в больших количествах, чем это нужно самой станции? Если объем выработки будет очень мал? Термоядерная станция — это ведь не волшебная палочка: одну построили и все, проблема энергопотребления решена. Их нужно будет строить много по всей планете.
Однако, не тритием единым сыты, можно вместо него использовать гелий-3.
Дейтерий + гелий-3
Крайне сложная, на пределе возможного реакция. А все из-за невообразимо высоких температур плазмы, которых нужно достичь. Но кто сказал, что будет легко?
На выходе, при соединении атомов дейтерия и Гелия 3 получается гелий 4, протон и 18,4 МэВ.
Вопрос с дейтерием мы разобрали. А вот с Гелием 3 проблемы. В природе он находится в мантии, он там еще от сотворения земли завалялся. В атмосферу попадает через вулканы и всякие разломы. Из мантии мы добывать пока ничего не умеем, а в атмосфере Гелия 3 настолько мало, что гиблая это задача. Приходится получать его искусственно, например, при распаде трития.
И тут тритий?! Да не, если бы это был единственный вариант, Гелий 3 не стоил бы 65 тыс. рублей за литр. Есть еще вариант бомбардировать литий альфа-частицами.
Но в любом случае, дело достаточно затратное и сложное, и это речь идет о килограммах, не говоря уж о промышленном производстве.
Где взять Гелий-3?
Наши сейчас запускают спутник для картографирования лунной поверхности.
Строится космический корабль для полета на орбиту Земли. Этим занимаются многие — и мы в том числе. Но наши инженеры, хоть и отстают по срокам запуска испытаний, однако планируют отправлять корабль подальше земной орбиты — на Луну! Планируется постройка лунной базы. Какого рожна нам нужно от этого куска камня?
Дело в том, что в лунном грунте накоплено 10 миллионов тонн Гелия-3 — такого нужного и полезного вещества.
А вы думали, мы на луну ради любопытства летим? Мы же не тщеславные американцы. Они замутили пиар-компанию на полете на Луну, а мы замутим Гелий-3 в промышленных масштабах. У нас даже план есть.
План
До 2025 года мы отправим к спутнику Земли 4 межпланетных станции. Их задачами будет разведка полярного реголита с водяным льдом, а также поиск в районе Южного полюса хорошего местечка для базы.
До начала 30-х годов на Луну отправятся пилотируемые экспедиции без высадки на поверхность. В 30-40-х годах будут произведены первые посадки на поверхность Луны и первые закладки будущей инфраструктуры базы.
К 2050 году базе быть!
А там мы увидим и первые автоматические машины, оставившие свои следы на лунном грунте. Роботы-бульдозеры будут формировать из сырья новые лунные горы, а обогатительный комбинат будет трудиться круглые сутки, вырабатывая Гелий-3. И только старты межпланетных грузовых кораблей будут нарушать молчаливую рутинность этих работ.
А на земле мы будем все так же ругать правительство в комментах, совсем не задумываясь о том, какой путь проходит электричество от термоядерного реактора до нашего гаджета.
