שְׁאֵלָה:
האם יש מאגרים מוכחים של $ ^ 3 \ text {He} $ במערכת השמש הפנימית כדי לקיים כורי היתוך לצורך התיישבות?
user838
2013-11-02 12:54:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

על פי אתר נאס"א אנרגיה מהירח, בהנחה שאנו משכללים את הטכנולוגיה של היתוך גרעיני הליום -3 ($ ^ 3 \ text {He} $) הנדרש, ש- $ 3 $ \ טקסט {He} $

ייצור רק מעט מאוד רדיואקטיביות, המקבילה במהותה לזו המיוצרת על ידי בתי חולים באזורי הרפואה הגרעינית שלהם. כאשר משתמשים במפעל זה, $ ^ 3 \ text {He} $ יהיה בעל אנרגיה כה רבה עד שיידרש רק 20 טון פחות מעומס מעבורת אחד בכדי לספק את כל החשמל המשמש בארצות הברית בשנה.

לפיכך, זה יועיל מאוד למושבות בעולמות אחרים. אז, השאלה שלי היא ש האם הוכחו מספיק עתודות $ ^ 3 \ text {He} $ על הירח (ובעולמות פנימיים אחרים של מערכת השמש) שתביא לפיתוח ויישום מקור כוח זה בר קיימא?

שְׁלוֹשָׁה תשובות:
Hobbes
2014-02-19 16:21:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

זה תלוי בהגדרתך "מוכח". מה ש אנו יודעים על הליום -3 מבוסס על דגימות קרקע ירח שנאספו ב -9 מיקומים שונים (6x משימות אפולו, 3x דגימת לונה). אקסטרפולציה מזה מניבה נתון של 2.47 מיליון טון של הליום -3 המאוחסנים בשכבת פני הירח.
עם זאת, אנו יודעים גם כי ה- He-3 נמצא בריכוז נמוך מאוד ומשתנה (1-15 ppb ב דגימות). באופן מסורתי, פעולות הכרייה תלויות בסקר הרבה יותר מפורט של האזור שייכרה. שלא כמו כרייה על כדור הארץ, אנו מצפים שהה -3 יהיה בעצם בכל מקום על הירח (הוא מסופק על ידי רוח השמש). השאלה הגדולה היא, באיזה ריכוז הכרייה הופכת לרווחית? זה בתורו תלוי כמה אנחנו צריכים להוציא כדי לכרות את ה- He-3.

כדי לאסוף 1 ק"ג He-3, עלינו לעבד 1-15 מיליארד ק"ג סלע. זה דורש אלפי טונות של ציוד (מחפרים, מגרסות סלעים, תנורים) והרבה אנרגיה. מצד שני, ק"ג אחד של He-3 עשוי להניב בסדר גודל של 3 GWh אנרגיה.

שאלה זו מטפלת בסוגיות של כריית הליום והפקת אנרגיה ממנו בפירוט רב יותר.

תכנון תיאורטי אחד עבור מערכת כרייה מוערך בהפקת 33 טון He-3 תוך צריכת ~ 800 MWh לשנה, וזה יהיה רווחי. ב דו"ח של נאס"א מעריכים שנוכל להפיק אנרגיה גבוהה פי 80 מ- He-3 שנשקיע בכרייתה.

האם לא נוכל להשתמש בנתונים על מסלול רוח השמש בשילוב עם מסלול מסלול הירח כדי להבחין באילו מקומות של הירח תהיה החשיפה הגבוהה ביותר אליהם? או שמא אני מפשט / מעלה שוב הנחות מטופשות? לְמָשָׁל. האם חלק מסוים של הירח יהיה "קרוב יותר" למוקד שמש?
peterh - Reinstate Monica
2013-11-15 20:42:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

למרות שהערך המדויק אינו ידוע, לפי הערכות שונות (כמו ב מאמר זה), השפע המקומי של $ {} ^ 3 \ mathrm {He} $ הוא בסדר גודל של $ 10 ^ {-5} $.

יש גם נתונים ניסיוניים קרובים יותר. ב נייר נאס"א זה, אנו מקבלים בערך 1 מ"ג $ {} ^ 3 \ mathrm {He} $ על ידי חימום טון של ירח ירח ל 700 $ ^ \ circ \ mathrm {K} $.

העיתון מראה גם כי תשתית בנויה תדרוש 2253 $ \ mathrm {GJ} $ אנרגיה בכדי להעביר $ {} ^ 3 \ mathrm {He} $ לכדור הארץ מה שיכול לייצר $ 600,000 \ mathrm {GJ} $.

שים לב, תשתית הכרייה על הירח לא תהיה זולה. על פי ניתוח זה, ניתן לבנות בסיס ירח בסכום של 35 מיליארד דולר, ואילו העלויות התפעוליות שלו יהיו 7 מיליארד דולר בשנה. זה בערך כמו החלק הרוסי של ה- ISS.

אולי התפתחות הרובוטיקה ותעשיית החלל הפרטית עשויה להוזיל משמעותית את המחיר.

נפלא, דרך להמשיך ולשפר תשובה כעבור שלוש וחצי שנים!
האם תוכל להכניס את היחידות לערך השפע הזה של 3He? ואני מציין שהשפע הוא יחס באותה נייר, כך שהוא לא ממש מציין כמה 3 הוא יש. ההפניה השנייה אומרת 7 מ"ג / טון של regolith, אשר נראה כי גם ראוי לתקן.
@called2voyage תודה :-) מצאתי את הפוסט הזה בטעות (ביומני הצ'אט, מחפש את עצמי).
HopDavid
2014-04-11 20:41:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

שמעתי את זה שאמר שאם נקבל מיזוג, לרגוליט הירח תהיה אנרגיה ספציפית פחות מפחם בדרגה נמוכה.

התשובה של הוב נותנת כמה ציטוטים טובים אז אשתמש במספרים שלו. 3GWh - זה 3 * 10 9 וואט * 3600 שניות שזה 1.08e13 ג'אול. 1 עד 15 מיליארד ק"ג סלע מעניק אנרגיה ספציפית של 10800 עד 720 ג'אול לק"ג.

ויקיפדיה נותנת את האנרגיה הספציפית של פחם כ- 24MJ לק"ג. 10800J / ק"ג הוא בערך .00045 האנרגיה הספציפית של פחם.

אני לא בטוח כי פיקדונות He3 אלה ראויים לכרייה אם הם היו על פני כדור הארץ.

ההשוואה שלך לא ממש מתאימה. יש הרבה קלקול וזנב הקשורים לכריית פחם. זה לא רק הרבה, זה הרבה, וזה רעיל למדי. מצד שני, ** אם ** שלך הוא במקום. אנחנו עדיין לא יודעים אם כוח היתוך מתמשך הוא בר השגה, שלא לדבר על רווחי. זו שאלה שילדינו או נכדינו יענו לאחר שמכניסים את יורשו של יורש ה- ITER (** IF ** שאי פעם יקרה).
"יש הרבה שלל וזנב הקשורים לכריית פחם." אני צריך כמה מספרים שישתכנעו מהוויכוח הזה. האם הפסולת היא 99.955%? זה ישים את עפר הפחם האדמה באותה אנרגיה ספציפית כמו לכלוך הירח. וזה יהיה נמוך בהרבה ממה שצריך כדי לקזז את העלות הגבוהה ביותר של תחבורה לחלל.
כך או כך, היתוך הוא עדיין חלום מקטרת. He3 הוא עדיין אחד הדברים היקרים ביותר שקיימים. יש לנו פאנלים סולאריים שעובדים בסדר גמור, ועולים כמעט בלי שום דבר לעשות בהשוואה. אם אתה רוצה כוח צפוף, אתה יוצר עיר סולארית ענקית על הירח באזור של אור יום קבוע ואז ממיר את החומרים המקומיים למתאן באמצעות החשמל המסופק. ואז תעביר אותו. קל. זו התשובה הפשוטה ביותר, וזו הסיבה שמאסק משתמש בה (לא קצת הירח, אלא באופן כללי).


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...