РЗ: У нас большие запасы урана-235, большие запасы тория, и ториевая энергетика считается очень перспективной… Что с этим делать?

Да, есть уран-235, есть проекты по торию на быстрых нейтронах. Это перспективно, но вся перспектива упирается в то, о чем я уже говорил: это радиоактивное загрязнение, это радиоактивность. В озере Карачай 20 миллионов кюри, от которых не знаешь, куда деться. И это не единственное место, где есть подобные проблемы. И они нарастают. Сегодня атомная энергетика занимает 7% в энергобалансе. А если будет 100%? Начнется борьба. Страны с хорошими мускулами не станут складировать у себя радиоактивные материалы и отходы. Они будут складировать это в бедных и слабых странах. И что будет хорошего для народов тех стран? Атомную энергетику пока нужно развивать. Но надо понимать, что это временное, а не полное решение энергетической проблемы. А гелий-3 — это как раз полное решение. На Луне есть источник энергии с колоссальной эффективностью. Запасов хватит на тысячелетия. Грядет эпоха гелия-3. И нужно, чтобы мы в нее вовремя вошли. Это один из очень тонких и важнейших вопросов, потому что страны, которые могут опередить нас в этом, получат очень долговременное преимущество.

РЗ: В чем заключаются особенности гелия-3? И какие возможности он может открыть для энергетики?

Изотоп гелий-3 обладает уникальными свойствами. Во-первых, это очень эффективное термоядерное топливо: одна тонна гелия-3 эквивалентна по энергетическому выходу 20 миллионам тонн нефти. Вторая уникальная особенность этого вида топлива состоит в том, что оно экологически безопасно. Нефть, уголь и другие горючие ископаемые негативно влияют на окружающую среду, кроме того, запасы их конечны. Если взять атомную энергию, то ее бич — радиоактивность. Не только радиоактивность, которая рождается в самой ядерной реакции, но и радиоактивность, которая наводится в конструкционных материалах. В большинстве рабочих ядерных реакций рождается поток нейтронов. Нейтроны — нейтральные частицы. Они глубоко проникают в окружающие материалы, вызывают их радиоактивное заражение и дефекты в их структуре. Такие материалы и части конструкций надо менять через несколько лет. И потом где-то захоронить. А это огромное количество радиоактивного материала. Это относится и к известной термоядерной реакции дейтерия с тритием, лежащей в основе производившихся до сих пор поисковых работ в области управляемого термоядерного синтеза. А вот в реакции гелия-3 с дейтерием рождается поток не нейтронов, а протонов. А поскольку протоны — это заряженные частицы, они внутрь материала не проходят, поэтому не приводят к дефектности материала. Материал, который в обычном случае может держаться 2–3 года, в случае использования гелия-3 способен держаться 30 лет (есть небольшой выход нейтронов, связанный с побочной реакцией дейтерий плюс дейтерий). Поток протонов очень удобен с инженерной точки зрения: поток заряженных частиц практически является электрическим током. Его легко преобразовать в электроэнергию. В обычных же атомных реакторах и в водородном (дейтериевом) термоядерном реакторе нужно что-то типа парового котла, а потом уже этот пар идет в турбины и т.д. И наконец, в-четвертых, практическое отсутствие радиоактивности и взрывоопасности делает установки термоядерного синтеза на гелии-3 совершенно безопасными в аварийных условиях, в том числе при природных катастрофах, террористических актах и т.п.

РЗ: Почему же при таких преимуществах до последнего времени не возникал вопрос об использовании гелия-3?

Здесь есть две масштабные проблемы. Первое: гелия-3 на Земле практически нет. В достаточных количествах он есть лишь на Луне. Второе: задача управляемого термоядерного синтеза не решена даже для случая водородного термоядерного синтеза, а синтез на гелии-3 требует еще более жестких условий. Впрочем, это скорее задача не физическая, а инженерная, когда принципиальных физических ограничений нет, но сложно осуществить ее технически.

РЗ: Но инженеры понимают, как с этим справиться?

Вероятно, решение нужно искать на пути синтеза с инерционным удержанием плазмы. В этом направлении в США ведутся исследования. Построены экспериментальные установки, на которых уже осуществлена ядерная реакция с гелием-3, но выход пока очень мал, и сложно сказать, когда задача будет решена.

РЗ: Как добывать гелий-3, какие проблемы в этой связи возникают?

Луна лишена атмосферы и магнитного поля, ее поверхность подвергается мощному облучению потоком испускаемых Солнцем легких атомов: водорода, гелия, углерода, азота и других. Этот поток, называемый солнечным ветром, попадает на поверхность Луны. Пылевидный материал лунной почвы — реголит — миллиарды лет накапливает приносимые солнечным ветром атомы, в том числе гелия. Концентрация гелия в реголите зависит от многих факторов. Очень важен возраст материала: чем дольше облучается поверхность, тем больше накапливается в нем внедрившихся атомов солнечного ветра. Имеет значение и размер зерен реголита. У слишком крупных частиц относительно малая поверхность, а очень мелкие не удерживают гелий. Оптимальный размер — 20–50 микрон. Существенен и минеральный состав самих зерен. Лучше всего гелий накапливается в ильмените — минерале, содержащем титан. Луна им богата. В среднем содержание гелия-3 в поверхностном слое мощ­ностью 3 метра составляет около 10 миллиграммов на тонну. Общее содержание гелия-3 в лунном грунте превышает миллион тонн, то есть его запасов хватит человечеству на тысячу лет. Гелий-3 — это практически неисчерпаемый источник. В районах развития высокотитанистых базальтов — «лунных морей» концентрация изотопа может достигать 20 миллиграммов на тонну и более. Относительно это очень высокое содержание — нигде в природе, кроме самого Солнца, не встречается таких высоких концентраций гелия-3. Для того чтобы извлечь одну тонну гелия-3, нужно переработать миллионы тонн лунного грунта. Добыча гелия на Луне — это колоссальная работа, которая требует фактически перемещения горнодобывающей промышленности с Земли на Луну. На Земле мы добываем энергоносители, строя гигантские карьеры, шахты, скважины. Почти такого же масштаба работы нужно будет развертывать на Луне. По масштабу, по объему перерабатываемой продукции это сравнимо с тем, что сейчас делается на Земле. Для того чтобы извлечь гелий-3, нужно верхний приблизительно трехметровый слой реголита пропустить через десорбирующее устройство. То есть это должны быть какие-то комбайны, похожие на те, которые собирают зерно с полей. Комбайн движется, снимает верхний слой реголита и десорбирует гелий. В инженерном отношении все это, включая последующее сжижение гелия и выделение изотопа гелия-3, — известные операции. Они могут быть легко автоматизированы. Но для того, чтобы осуществить эту работу, понадобятся десятки лет целенаправленных усилий.

РЗ: Но ведь одно конкретное государство эту задачу не потянет!

И одно потянет, если все наладить, как следует. Нужна, прежде всего, собственная программа. А международное сотрудничество должно способствовать ее выполнению. Международное сотрудничество необходимо и полезно, когда речь идет об общечеловеческих целях. Но когда речь идет о производстве, о сырье, здесь национальные интересы начинают преобладать над любыми международными. Когда речь идет о том, что нужно кормить свое население, каждый играет только за себя. И еще: чтобы полноправно участвовать в международном сотрудничестве, нужно, чтобы было что предложить со своей стороны.

РЗ: И это лунное производство будет экологичным, верно?

Конечно. О Луне тоже нужно заботиться, чтобы она не была в итоге загрязнена. Луна должна стать высокотехнологичным парком.

РЗ: Скажите, нынешнее международное сотрудничество в Арктике может быть моделью подобного же сотрудничества по Луне?

Думаю, что, скорее, такой моделью является Антарктика, о которой договорились: давайте не пачкать, не загрязнять это пространство. И все в этом смысле соблюдается, поддерживается. И знаете, почему? Потому что там нет глубоких национальных интересов. А вот Арктика — это уже другое. Арктика — это нефть. Нефть нужна и нам, и другим странам. Поэтому нужно всегда понимать, что международная кооперация возможна, во-первых, в случае, когда она действительно преследует общечеловеческие цели, — тогда это вполне нормально и необходимо делать. Второе условие состоит в том, что нужно иметь, что предложить: такие свои достижения, которые действительно ценны, чтобы к вам относились серьезно, чтобы вы сами были нужны для такого международного сотрудничества.

РЗ: Есть мнение, что в первую очередь нужно осваивать Марс, а не Луну. Вы, наверное, с этим мнением не согласны?

В моей книге я доказывал приоритетность исследования и освоения Луны. Сейчас с этим как будто бы согласились, а буквально два-три года назад многие действительно хотели, чтобы именно к Марсу был направлен вектор следующих исследований. Я тоже считаю, что Марс — это очень интересно, только он нам пока не по силам. В результате мы потеряем время и средства. У нас есть хорошо обоснованный проект доставки вещества со спутника Марса — проект «Фобос-Грунт». Исполнение этого проекта позволило бы нам принять достойное участие в программе исследования Марса. К сожалению, этот проект был провален.

РЗ: Как еще можно использовать Луну?

Нет никаких полезных ископаемых и материалов за исключением гелия-3, которые было бы выгодно возить с Луны. Но на Луне можно развернуть промышленное производство, используя местные ресурсы. Например, Луна в будущем должна стать основным космодромом при исследовании дальнего космоса. Ведь производить запуски с Луны гораздо легче, чем с Земли. При этом корпуса ракет, массивные металлические части, можно производить прямо на Луне, используя лунный титан, алюминий и другие металлы. Только детали, требующие высокой технологии и непосредственного и постоянного участия человека в производстве, делать на Земле и доставлять на Луну. При производстве гелия-3 из реголита в гораздо больших количествах десорбируются другие элементы: углерод, водород, кислород, азот. Из этих элементов можно наладить производство ракетного топлива и окислителя. Получать воду, которая нужна не только для питья, но является необходимым компонентом почти любого производства. Луну надо осваивать. Осваивать планомерно. Она должна стать полигоном, частью Земли, по сути дела, новой хозяйственной площадкой. Освоение Луны важно со многих точек зрения. Луна обращена к нам всегда одной стороной. Невидимая нам обратная сторона Луны экранирована от Земли. Луна своим телом защищает эту обратную сторону от влияния Земли, от всех наших радиопомех и т.п., поэтому астрономические наблюдения дальнего космоса с помощью радиотелескопов с Луны можно сделать с гораздо большей чувствительностью и точностью. Или взять то, о чем мы в последнее время много говорим, — астероидную опасность. Защиту от нее тоже легче наладить с Луны. Оттуда будет гораздо проще и быстрее запустить что-то в сторону астероида. Кроме того, гораздо безопаснее запустить аппарат с атомной установкой, предназначенной для разрушения астероида, с обратной стороны Луны, потому что в случае аварии этот рискованный аппарат не упадет на Землю. Освоение лунного гелия-3 можно вести в ряду других исследовательских работ. Начать нужно, как обычно, с геологической разведки: картирования, оценки запасов, оконтуривания участков с повышенной концентрацией гелия-3. Переходить к промышленной фазе на Луне следует лишь по мере приближения к решению проблемы термоядерного синтеза на гелии-3 и создания соответствующей инфраструктуры на Земле.

РЗ: Это правда, что в 2010 году китайцы сделали самую полную карту запасов Луны, и в том числе гелия?

Полную карту они не сделали, потому что она делается не так просто. Есть косвенные данные на основе содержания железа и титана. Как я уже говорил, гелий-3 часто сосредоточен в минерале, который называется ильменит. Ильменит — это FeTiO3, железо-титановый минерал. Ильменит хорошо удерживает атомы гелия-3, внедряющиеся с солнечным ветром. Там, где на Луне есть повышенная концентрация одновременно железа и титана, вероятно присутствие ильменита, а значит, и гелия-3, то есть это косвенный признак. Когда ищут алмазы, то тоже сначала ищут пиропы, минерал гораздо более распространенный, чем алмаз, но сопровождающий алмаз. Там, где есть пиропы, с большой вероятностью есть и алмазы.


Источник: Роскосмос

РЗ: Это правда, что в некоторых метеоритах есть алмазы?

Есть. Алмазы имеют много механизмов образования. Они выносятся из глубин мантии Земли, но могут образовываться и при падении крупных метеоритных тел на Землю. Если на участке падения присутствовал углерод, например графит, то могут образоваться алмазы. Известны метеоритные кратеры, например Попигайский у нас в Сибири, где найдены подобные алмазы ударного генезиса. Они не очень хорошие по качеству, но тем не менее это алмазы. И в самих метеоритах тоже есть алмазы, потому что астероиды и метеориты испытывают столкновения друг с другом в космосе, и в этом ударном процессе тоже образуются алмазы. Наконец, в некоторых метеоритах — углистых хондритах — встречаются первичные, космогенные алмазы. Мы знаем это и изучаем эти алмазы.

РЗ: Вернемся к Луне. Говорят, там есть некие магниты, имеющие настолько сильное поле, что это приводит к колоссальному гравитационному эффекту… Правда ли это?

Не совсем. Есть локальные пятна намагниченности не совсем ясной природы, вероятно, обусловленные падением метеоритных тел. Если же говорить о гравитационных эффектах, то на Луне действительно есть очень интересное образование, так называемые масконы, которые создают гравитационные аномалии на Луне. Маскон — это mass concentration — концентрация масс, отсюда и название. Почему и как они образовались? Скорее всего, это были удары крупных тел, астероидов, по Луне, которые вызвали концентрацию массы в местах падения. Может быть, в результате того, что этот метеорит был железным, он прошел глубоко и обусловил подобную концентрацию. Может, это было связано с очень большим уплотнением пород в этом месте. Существуют разные соображения на этот счет. Масконы действительно создают гравитационные эффекты, делают гравитационное поле Луны неплавным, иногда несимметричным.

РЗ: Наверное, нужно знать об этих гравитационных, нестабильных участках и их учитывать, прежде чем приступать к исследованию и освоению Луны?

Совершенно правильно. И, кстати сказать, японцы в 2007 году, используя лунный орбитальный аппарат «Кагуя», сделали очень точную гравитационную карту Луны. Она нужна, например, при посадке аппаратов на Луну. Наш аппарат «Луна-15» в 1969 году погиб, потому что не было такой точности в этих гравитационных картах. Сейчас дело обстоит лучше.

РЗ: Можно в итоге сказать, что одной из главных целей науки и человечества в целом сейчас становится поиск оптимальных источников энергии?

Безусловно. Почему так важна энергия? Постепенно исчерпываются богатые источники полезных ископаемых. Полезные ископаемые — это просто какие-то металлы, элементы, сконцентрированные природой в виде месторождений. Они удобны нам, потому что требуют меньше энергии для переработки. Но в действительности в каждом куске породы, в каждом камне содержатся чуть ли не все элементы периодической системы Менделеева.

РЗ: Да, но в каком количестве?

Именно! Критическое значение имеет доступность энергии. Если есть энергия, можно извлечь все, что угодно и из чего угодно. Природа в течение миллионов лет сконцентрировала в полезных ископаемых нужные нам элементы. А можно сконцентрировать то же самое, если есть энергия, за несколько часов. Все дело в энергии. Энергии должно быть много. Тогда нет других ограничений у человечества. Поэтому человек должен стремиться к такой энергии, которая, в свою очередь, не имеет ограничений. Тепло и свет, которые мы получаем от Солнца, — результат идущего там термоядерного процесса. Нам нужно освоить этот тип энергии на Земле. Реакторы, работающие на гелии-3, экологически безопасны. Это будут наши маленькие солнышки. Тогда человек навсегда разрешит проблему энергии. А дальше он может ставить себе любые задачи. Если есть энергия — есть все.

Беседовала Екатерина Андреас