Войти в аккаунт
Хотите наслаждаться полной версией, а также получить неограниченный доступ ко всем материалам?

Физика

Сообщество 1837 участников
Заявка на добавление в друзья

Лунный металл

367 64 19

Дмитрий Верхотуров

Зачем летать на Луну? Это тот еще вопрос.

Помимо втыкания флагов и топтания лунной пыли (что, даже с учетом споров по поводу реальности американских лунных полетов, сейчас интересует весьма мало), встают вопросы чисто экономического порядка. Собственно, а что такого нам может Луна дать?

Многим, может быть, памятна эпопея планов добычи изотопа гелий-3 на Луне. Об этом много писали, как о некоем возможном почти неисчерпаемом источнике энергии. Однако прошло время и тема заглохла, поскольку стало очевидно, что этот проект был изначально сугубо бумажным. Даже если и есть техническая возможность добыть этот самый гелий-3, то вот нет той "печки", в которой можно его жечь как топливо. Да, энергетического термоядерного реактора так и не построили, да и неизвестно когда построят.

На мой взгляд, тема экономического освоения Луны на этом не должна и не может закончиться. Там есть что взять, и первоначальным прикидкам того, как это сделать, посвящена эта статья.

Вначале отмечу, что рассуждение на подобную тему представляет собой один из разделов столь нелюбимой сегодня плановой экономики. Я много лет потратил на ее изучение в различных вариантах (не только советской, но и ряда других плановых систем, возникавших в ХХ веке), и потому отношусь к немногочисленному числу людей, которые ее знают и понимают достаточно хорошо. Плановая экономика - не только и не сколько составление планов производства и распределения различной продукции, но также и методика создания новых технико-экономических систем, которые позволяют получать новую продукцию в значительных масштабах. Это довольно сложная наука, стоящая на стыке нескольких дисциплин, но при этом чрезвычайно интересная и захватывающая.

Космическая промышленность (в том числе, конечно, и лунная) - это сегодня Эверест в этом разделе плановой экономики. Производство в космосе будет вестись в условиях, резко и во всем отличных от земных условий, с необычным сочетанием производственных факторов и с применением необычного сырья. Особая трудность состоит в учете именно необычных условий: вакуума, сверхнизких температур, невесомости, в которых материалы ведут себя совершенно иным образом. К примеру, железо при нагреве на Земле плавится, а в космосе - возгоняется, то есть переходит из твердого состояния сразу в газообразное.

Вторая трудность состоит в том, что для новых технологий в земных условиях можно сколько угодно экспериментировать, тогда как возможность экспериментирования в условиях космоса и невесомости сейчас крайне ограничена.Кое-какие эксперименты ставились, но полученная информация крайне скупа и, видимо, не охватывает всего спектра доступных приемов обработки материалов и получения из них какой-либо полезной продукции. То же самое касается и космического сырья. У нас есть довольно детальные сведения о составе лунного реголита, кое-какие сведения о составе астероидов. Но и этих данных маловато, чтобы запланировать космическую технико-экономическую систему, и в таком проекте будет больше предположений, чем твердо установленных фактов.

Однако, я считаю, что и на этом уровне уже можно построить некоторый предварительный план лунного производства. Начну я с металлов, поскольку о содержании металлов в лунном реголите сейчас известно больше всего.

Недавними минералогическими исследованиями лунного грунта было установлено, что в нем есть довольное большое содержание мелкодисперсных частиц самородных металлов, таких как железо, алюминий, олово, цинк, золото, молибден, вольфрам, а также самородных сплавов меди и цинка, железа, хрома и никеля и некоторых других. Поскольку многие металлы при нагревании в вакууме возгоняются, то их можно извлечь в газообразной форме из реголита путем нагревания лунного грунта. В первую очередь это относится к алюминию (возгонка в вакууме при 400 градусах) и железу (при 800 градусах). В отношении других металлов - сказать трудно, поскольку вакуумная металлургия вообще является очень своеобразной областью, и тут, возможно, потребуются некоторые исследования и эксперименты.

Можно предложить следующий метод извлечения по крайней мере железа и алюминия из лунного грунта. Самоходный автоматический аппарат, похожий на "Луноход", осуществляет нагрев лунного грунта, перед этим немного ее разрыхляя, забирает полученный газ, разделяет его на магнитном спектрометре, а затем конденсирует нужные металлы, получая слиток. Похожий метод раньше предлагал проф. Г.И. Покровский для переработки астероидов. Но он предлагал испарять породу лазером, тогда как я думаю, что для целей нагрева лучше подойдет гелиоконцентратор, который и на Земле выдает достаточную мощность, чтобы достичь температур до 3600 градусов.

Лунный добыватель - аппарат не только самоходный, но и являющийся взлетно-посадочным модулем, работающим в паре с лунной орбитальной станцией. Когда аппарат добыл достаточно металла, он взлетает, стыкуется с орбитальной станцией, передает на него добытый металл, дозаправляется и снова спускается на поверхность Луны.

Слитки можно сразу отправить на Землю, доставив их сначала на околоземную орбитальную станцию, а затем спустив их в спускаемом аппарате. Но этот способ не слишком привлекательный. Лучше всего воспользоваться преимуществами вакуума и невесомости, чтобы сделать материал, который нельзя или очень трудно произвести на Земле. Во-первых, это высокочистые материалы, поскольку переплавка в вакууме - один из наиболее продвинутых методов очистки металлов от примесей. Во-вторых, пенометаллы. Сейчас уже производится пеноалюминий, используемый в машиностроении; он прочнее и существенно легче любых алюминиевых сплавов. Однако, насытить расплав металла газом для получения пены в земных условиях трудно. Приходится идти на разные ухищрения, в силу чего пенометалл получается дорогой и не слишком качественных. В невесомости же можно насытить расплав алюминия газом совершенно равномерно и получить высококачественный пеноалюминий, в том числе и высокопористый. Это ценный материал. К примеру, самолет из пеноалюминия будет примерно на 20% легче, чем самолет из алюминиевых сплавов. У него есть еще целый ряд полезных свойств, например, его можно использовать в теплообменниках и охладителях.

Есть еще композитные пенометаллы, например, мелкие стальные шарики в алюминиевой матрице. Такой материал втрое прочнее, чем броневая сталь. Тесты показали, что лист композитного сталь-алюминиевого пенометалла толщиной в 25 мм неуязвим для бронебойной винтовочной пули, но при этом значительно легче стального листа. В условиях невесомости производить такой материал гораздо проще и легче, чем на Земле.

Экономическое значение лунного металла, при всех затратах на строительство необходимой техники, запуск и обслуживание специализированных околоземных, окололунных орбитальных станций, а также лунных аппаратов, таково:

Во-первых, значительное расширение сырьевой базы. Площадь Луны - 38 млн. кв.км., и объем реголита при глубине 10 см, составляет порядка 3800 куб.км. Это объем сырья, доступный для переработки самыми простыми аппаратами, без применения более продвинутых методов, например, дробления или испарения основных лунных горных пород. Для сравнения, извлечение горных пород при добыче полезных ископаемых на Земле превысило 100 млрд. тонн, что дает 26,3 куб. км по объему.

Во-вторых, энергоемкое получение и переработка металлов без расходования ископаемого топлива или электроэнергии, получаемой из ископаемого топлива. В космосе источник энергии - излучение Солнца. Тем самым металл с Луны экономит нам топливо, расходуемый на его сжигание кислород, а также отчасти избавляет нас от вредных выбросов в атмосферу. Если перенести строительство самих добывающих аппаратов  в космос, то в будущем такая космическая промышленность будет давать на Землю чистый приток металлов и металлопродукции, почти без расходования земных ресурсов на их производство.

Это будет уже совсем другая экономика.

{{ rating.votes_against }} {{ rating.rating }} {{ rating.votes_for }}

Комментировать

осталось 1800 символов
Свернуть комментарии

Все комментарии (65)

Владимир Иванов

комментирует материал 20.08.2019 #

Рождаемость понизится если Луны не будет.

no avatar
pawel pegow

комментирует материал 20.08.2019 #

Далека дорога от теории до практики

no avatar
родион свидригайлов

отвечает pawel pegow на комментарий 20.08.2019 #

в теории всё лучезарно - на практике всё похабно

no avatar
Старый Соболь

отвечает родион свидригайлов на комментарий 20.08.2019 #

Как раз напротив. При полной похабности вашей теории, жизнь, в целом, вполне ничего себе.

no avatar
Василий Васильев

отвечает pawel pegow на комментарий 20.08.2019 #

зато деньги можно осваивать и осваивать

no avatar
Бодров убитБейтаром

комментирует материал 20.08.2019 #

.... интересно, что будет, если Луну всю разработают и в конце концов перетащат на Землю?

no avatar
Армен Арутюнян

комментирует материал 20.08.2019 #

"Да, энергетического термоядерного реактора так и не построили, да и неизвестно когда построят". Пожалуйста пройдите по ссылке, или погуглитена "термоядерный реактор от Локхид Мартин:
https://lenta.ru/news/2019/07/23/fusionreactor/
а также в Википедии
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80_Lockheed_Martin
Понимаю, Вы, как знаток плановой экономики, запланировали "не построит" для термоядерного реактора. Но, может все таки обратите внимание на ничтожную Локхид и подскажете нам, грешным, что там не так?

no avatar
Валик Торсионов

отвечает Армен Арутюнян на комментарий 20.08.2019 #

Это только ПРОЕКТ. Надеюсь у вас есть понимание отличия проекта и действующего образца.

no avatar
Гарольд Петрович

отвечает Валик Торсионов на комментарий 20.08.2019 #

+! Сейчас показалось уже дно современной энергетики. Нужно искать что-то новое.
Очень похвально, что Локхид-Мартин поддерживает даже уже отвергнутые проекты термояда - вдруг в них в чём-то есть и рациональное зерно. Наверное, правительство США дало этой фирме какие-то налоговые послабления и преференции, чтобы было выгодно заниматься поисками даже таких путей.
Наверное, надо каким-то образом создавать "короткие" ускорители "быстрых" нейтронов и протонов, чтобы из неделимого урана-238 получать делимый плутоний-239. Этот путь развития ядерной энергетики считается самым перспективным и простым. Хотя и это безумно сложно.
Конечно, одновременно надо исследовать и все другие направления поиска новых источников энергии, даже если вероятность успеха составляет ничтожные доли процента.
В это же время надо как-то стабилизировать население в неблагополучных районах мира, а потом и снижать там его численность. Для этого существуют многие эффективные и гуманные пути.
То есть, надо всё решать в комплексе и в масштабе всей Земли.

no avatar
nav 66.

комментирует материал 20.08.2019 #

Ded GreenWood, похоже на дезу. Неизвестно чтобы космические аппараты испарялись, а там хватает и стали и алюминия. Кроме того температура кипения железа при 0,00001 атм 1407, а алюминия 1132. Не думаю чтобы это сильно способствовало возгонке при 800 и 400 градусов соответственно. (везде °C)

no avatar
Александр Виноградов

отвечает nav 66. на комментарий 20.08.2019 #

Не путайте кипение в земной атмосфере и сублимацию (возгонку) в вакууме.

no avatar
nav 66.

отвечает Александр Виноградов на комментарий 20.08.2019 #

Я написал при каком давлении. Одна стотысячная вряд-ли много изменит.
Ну и испарение алюминия на космических аппаратах было бы заметно даже и без четырёхсот градусов.
Деза :-(

no avatar
Александр Виноградов

отвечает nav 66. на комментарий 20.08.2019 #

Давление - чего? Азота-кислорода (атмосферного воздуха) или газообразного металла?

no avatar
Konstantin Kourotchkin

отвечает nav 66. на комментарий 20.08.2019 #

Может и не 400-800 град. Но гелиоконцентратор способен выдать несколько тысяч, т.е. должно хватить для плавления (сублимации) практически любых металлов. Неясна экономическая составляющая, т.е. рентабельность, и технологическая - сможем ли мы сделать такой добыватель в принципе.

no avatar
nav 66.

отвечает Konstantin Kourotchkin на комментарий 20.08.2019 #

Вам так нужен алюминий? Или железо?
Позвоните Лисину или Дерипаске, за ту цену что надо истратить за доставку с Луны Вам на дом привезут. Быстро и сколько хотите.

no avatar
Konstantin Kourotchkin

отвечает nav 66. на комментарий 20.08.2019 #

Автор не зря говорит о сверхчистых металлах, которые стоят больших денег, но их трудно получить в земных условиях, но достаточно просто в условиях космического вакуума. Сверхчистые металлы часто имеют свойства, которые отсутствуют у них при наличии очень небольшого кол-ва примесей. Ради этого имеет смысл космическая металлургия, но пока проще кажется вывезти металл с Земли и очистить его в космосе без лунной добычи

no avatar
nav 66.

отвечает Konstantin Kourotchkin на комментарий 21.08.2019 #

Я не уверен что автор понимает о чём говорит. Чистые металлы надо делать здесь и люди делают и если бы побольше людей этим занимались, здесь а не на Луне и не в мечтах, может быть и на Земле стало бы почище.
На Луне кстати довольно пыльно и налаживать производство гораздо труднее чем на Земле, даже если бы туда трамвай ходил.

no avatar
Олег Сазонов

отвечает Konstantin Kourotchkin на комментарий 21.08.2019 #

Что сложного перегонять металлы на земле?
Спирт, воду, нефть перегоняют в огромных количествах.

Вот в космосе это действительно сложно - кроме дармового вакуума, все остальное слишком дорого.

no avatar
Konstantin Kourotchkin

отвечает Олег Сазонов на комментарий 22.08.2019 #

Посмотрите цены на сверхчистые металлы, цены начинаются от сотен долларов за кг за обычные металлы - медь, алюминий. И тысяч долларов за грамм редких. Не так просто обеспечить сверхсичтоту на Земле.

no avatar
Олег Сазонов

отвечает Konstantin Kourotchkin на комментарий 22.08.2019 #

А кто вам сказал, что в космосе проще?
Вообще-то в вакууме испаряются любые металлы и неметаллы - одни лучше (имеют более высокое парциальное давление при данной температуре), другие хуже.
Ценник на сверхчистые вещества именно тем и обусловлен, что при их производстве применяется целый ряд мер по достижению чистоты - очистка исходного сырья, преобразование его в другие соединения, фильтрация, многократная перекристаллизация, возгонка, электрохимическое рафинирование и т.п.

no avatar
Гарольд Петрович

отвечает Александр Виноградов на комментарий 20.08.2019 #

Надо поощрять создание экономичных и эффективных мини-самогонных аппаратов.
Например, вечером, после трудового дня, собирается семья за столом. На середину, вместо самовара, ставится заправленный брагой миниатюрный самогонный аппарат. Не успела мать разлить щи по тарелкам, а из носика аппарата уже пошёл пар и побежала струйка первосортного первача-самогона. Тут же налили по первой и выпили. Пока хрустели огурцами и капустой, опять приёмная ёмкость наполнилась...
Вот над чем надо работать учёным, инженерам и техникам!

no avatar
Александр Виноградов

отвечает Гарольд Петрович на комментарий 20.08.2019 #

При всей комичности эта перспектива не настолько уж и невероятна.
Знаю примеры, когда на ужин бывали "крошеницы" из чёрного хлеба, залитого водкой...

no avatar
Аркадий Хромов

отвечает Александр Виноградов на комментарий 20.08.2019 #

Не путайте кипение и возгонку.
Кипит жидкость, а возгоняется твердое.

no avatar
Александр Виноградов

отвечает Аркадий Хромов на комментарий 20.08.2019 #

Да что вы говорите! Ни за что б не подумал! ;-/

no avatar
Аркадий Хромов

отвечает Александр Виноградов на комментарий 20.08.2019 #

Учите матчасть!

no avatar
Александр Виноградов

отвечает Аркадий Хромов на комментарий 21.08.2019 #

Ещё раз - для особо продвинутых:
Кипение - это парообразование во всём объёме жидкости, с образованием пузырьков насыщенного пара. При этом испарение происходит с внутренней поверхности пузырька, и для этого необходимо, чтобы давление этого насыщенного пара было равно давлению жидкости вблизи этого пузырька.
Возгонка (сублимация) - это термин, обозначающий испарение именно с поверхности твёрдого тела, но термин "испарение" также применим и к жидкостям, и к твёрдым телам.

no avatar
Старый Соболь

отвечает nav 66. на комментарий 20.08.2019 #

не, ну может там есть висмут или свинец или какой-нить индий - кадмий....
Накрайняк можно натрий испарять.

no avatar
nav 66.

отвечает Старый Соболь на комментарий 20.08.2019 #

Автор настаивает на железе и алюминии.
Хотя может быть он так кадмий называет, какая ему разница :-(

no avatar
Старый Соболь

отвечает nav 66. на комментарий 20.08.2019 #

Железо не испарить. Но можно перегнать. Если добавить галогену.

no avatar
Александр Виноградов

отвечает Старый Соболь на комментарий 21.08.2019 #

Всё можно испарить.
Уж если уран обогащают в газовых центрифугах...

no avatar
Старый Соболь

отвечает Александр Виноградов на комментарий 22.08.2019 #

Там разгоняют гексафторид урана. То есть, примерно как я и пишу - продукт перегонки.

no avatar
Старый Соболь

отвечает nav 66. на комментарий 20.08.2019 #

Кстати, если железо самородное, то нафига такие сложности? Чем не устраивает простая магнитная сепарация?

no avatar
nav 66.

отвечает Старый Соболь на комментарий 20.08.2019 #

Извините, я ниасилил всю статью, слишком сложно для меня :-(
Но автора поддержу – если хочет сжечь 1000 тонн керосина (не считая кислорода) чтобы довезти 100 килограмм (если не грамм) железа, пусть везёт.
По крайней мере делом занят будет.

no avatar
Аркадий Хромов

отвечает Старый Соболь на комментарий 20.08.2019 #

А нафига это самородное железо? В Электростали можно сделать железо любой чистоты.

no avatar
kapitan nemo

комментирует материал 20.08.2019 #

мдя...типичный насавский пиар для дибильных пиндосов...шоб добыть грaмульки каких-то шариков с луны расходуют тонны металлов на ракеты, мегаваты л.с. на их производство и главное - отравляют атмосферу при запуске ракет.

no avatar
Александр Виноградов

комментирует материал 20.08.2019 #

Браво! Толково и по существу.

no avatar
arkadi kostinsky

комментирует материал 20.08.2019 #

Как приятно молоть языком о светлом будущем всего человечества. Видно, что автор из "гнезда Рогозина" - полет мысли поражает воображение , а перечень целей хорошо соединяется с декларируемыми ранее целями Роскосмоса. Может, вначале решить земные проблемы, а потом уже перейти к пенометаллу, привезенному с Луны. Кстати, океанское дно может содержать на порядки больше необходимого сырья.

no avatar
Старый Соболь

комментирует материал 20.08.2019 #

Всё это хорошо, но как только речь заходит о масс-спектрометрическом разделении металлов, все понимают, что перед ними утопия.

no avatar
Сергей MadeInVoronezh

комментирует материал 20.08.2019 #

Говорят, что американцы делали опыты с луноземом, сажали в него картошку и она выростала до 5 кг клубень. В общем, лунозем нам нужен...

no avatar
Аркадий Хромов

отвечает Сергей MadeInVoronezh на комментарий 20.08.2019 #

Картоха будет золотой, кило картохи будет стоить дороже килограмма золота!
Готовы Триллион баксов заплатить за сотку картофельного поля на даче, тогда флаг вам в руки!

no avatar
Цикута лекарственная

комментирует материал 20.08.2019 #

Выслушали мнение оптимистов.
Если перенести строительство самих добывающих аппаратов в космос, то в будущем такая космическая промышленность будет давать на Землю чистый приток металлов и металлопродукции...

До завершения этой безумной авантюры климат и атмосфера земли, из-за пусков, станут непригодны для жизни человека. Кому те металлы и к какому месту?
Мнение пессимиста.

no avatar
Аркадий Хромов

отвечает Цикута лекарственная на комментарий 20.08.2019 #

Вообще-то лунная база должна заниматься производством космических кораблей для дальнего Космоса и научными исследованиями!
Любой металл при доставке на землю будет стоит дороже золота!

no avatar
Яков Агарков

комментирует материал 20.08.2019 #

И скоко это будет стоить, ась?

no avatar
Аркадий Хромов

отвечает Яков Агарков на комментарий 20.08.2019 #

100 бюджетов США!

no avatar
sпунь tropyческая

комментирует материал 20.08.2019 #

Комментарий удален модератором сообщества

user avatar
×
Заявите о себе всем пользователям Макспарка!

Заказав эту услугу, Вас смогут все увидеть в блоке "Макспаркеры рекомендуют" - тем самым Вы быстро найдете новых друзей, единомышленников, читателей, партнеров.

Оплата данного размещения производится при помощи Ставок. Каждая купленная ставка позволяет на 1 час разместить рекламу в специальном блоке в правой колонке. В блок попадают три объявления с наибольшим количеством неизрасходованных ставок. По истечении периода в 1 час показа объявления, у него списывается 1 ставка.

Сейчас для мгновенного попадания в этот блок нужно купить 1 ставку.

Цена 10.00 MP
Цена 40.00 MP
Цена 70.00 MP
Цена 120.00 MP
Оплата

К оплате 10.00 MP. У вас на счете 0 MP. Пополнить счет

Войти как пользователь
email
{{ err }}
Password
{{ err }}
captcha
{{ err }}
Обычная pегистрация

Зарегистрированы в Newsland или Maxpark? Войти

email
{{ errors.email_error }}
password
{{ errors.password_error }}
password
{{ errors.confirm_password_error }}
{{ errors.first_name_error }}
{{ errors.last_name_error }}
{{ errors.sex_error }}
{{ errors.birth_date_error }}
{{ errors.agree_to_terms_error }}
Восстановление пароля
email
{{ errors.email }}
Восстановление пароля
Выбор аккаунта

Указанные регистрационные данные повторяются на сайтах Newsland.com и Maxpark.com

Перейти на мобильную версию newsland