Комплекс средств для получения he3 из лунного грунта

Изобретение относится к области переработки лунного грунта и получения гелия-3 (Не3) на Луне, включая ее обратную сторону. Технический результат - упрощение технологии и оборудования для получения гелия-3 (Не3), а также получение гелий-3 (Не3) не только на видимой стороне Луны, но и на обратной стороне. Комплекс средств для получения (Не3) из лунного грунта включает источник микроволн сверхвысокой частоты, установленный на поверхности луны, а также контрольно-управляющую аппаратуру. Источник микроволн сверхвысокой частоты излучает на участок поверхности лунного грунта, закрытого прозрачной для излучения эластичной герметичной оболочкой, с последующим отводом Не3 из зоны, закрытой оболочкой, его сжижением и сбором. Контрольно-управляющая аппаратура установлена в точках либрации (точках Лагранжа) системы Земля - Луна с возможностью ретрансляции контрольно-управляющего сигнала на обратную сторону Луны. 3 ил.

 

Изобретение относится к области переработки лунного грунта и получения гелия-3 (в дальнейшем Не3) на Луне, включая ее обратную сторону.

Сущность изобретения: получение и переработку лунного грунта осуществляют с помощью источника микроволн сверхвысокой частоты, излучающего на участок поверхности лунного грунта, закрытого прозрачной для излучения эластичной герметичной оболочкой, с последующим отводом Не3 из зоны, закрытой оболочкой, его сжижением и сбором, при этом контрольно-управляющая аппаратура установлена в точках либрации (точках Лагранжа) системы Земля - Луна с возможностью ретрансляции контрольно-управляющего сигнала на обратную сторону Луны.

Известно устройство, реализующее способ получения Не3 из лунного грунта путем забора грунта, транспортирования и переработки путем нагрева, сепарации Не3, Не4 и породы и ожижения (Processes and Energy costs for mining Lunar «Helium-3», J.N.Sviatoslavsky, Wiskonsin Center for Spaces Automation, 1988, Wi-53706, and Roboties). В этом случае используют операции забора и транспортирования грунта, что усложняет технологию получения Не3 и оборудование для этого.

Известно устройство, реализующее способ получения энергии путем термоядерного синтеза типа D-He3 преимущественно в условиях космоса (Proceedings of the Works Hop on D-He3 based reactor studies, Kurchatov Atomic Energy Institute, Moscow, 1991, Barmin I.V., Kulchinsky G.L.). В этом случае также предполагается выемка грунта и его транспортирование к месту переработки, что требует значительных затрат энергии и применения сложных агрегатов.

Известна возможность расположения научно-исследовательской космической станции в точках либрации (точках Лагранжа) системы Земля - Луна («Авиация и космонавтика» 1987 г. №7, стр.42-43), где предлагается создать глобальную систему связи на Земле с помощью ретрансляторов, расположенных в точках либрации системы Земля - Луна. В этом предложении сигнал связи может поступать на Землю в любую ее точку за счет пространственного расположения ретрансляторов, сигнал которых охватывает Землю со всех сторон. Но предложение касается только системы связи на Земле.

Известно устройство, реализующее «Способ разработки лунного грунта для получения Не3 и устройство для его осуществления», патент РФ №2055206 от 25.06.93 г., включающее тяговое, грунтозаборное, транспортирующее и приемно-перерабатывающее средства, причем транспортирующее средство выполнено в виде метателя и размещено на грунтозаборном средстве, а на одном из механизмов тягового средства установлено приемно-перерабатывающее средство.

Недостатком этого устройства является сложность технологии и оборудования.

Известна космическая установка для получения энергии с помощью термоядерного синтеза типа D-He3 («Космическое топливо для 21 века», инженерное отделение Висконсинского университета, Мэдисон, США, буклет, 1988 г.), принятая за ближайший аналог, где приведена принципиальная схема двигательной установки для получения электроэнергии, с побочным излучением нерадиоактивных частиц и микроволн сверхвысокой частоты (до 50% от получаемой энергии). При этом излучаемая энергия может быть использована как реактивная тяга. Но использование этой установки в качестве излучателя микроволн сверхвысокой частоты и одновременно в качестве двигателя с реактивной тягой достаточно сложно технологически и конструктивно. Кроме того, управление этой установкой осуществляется в непосредственной близости от нее.

Техническим результатом предлагаемого комплекса средств для получения Не3 из лунного грунта является использование излучателя микроволн сверхвысокой частоты, установленного на обратной стороне Луны, при этом контрольно - управляющий сигнал поступает к излучателю с помощью ретрансляторов, установленных в точках либрации (точках Лагранжа) системы Земля - Луна. При этом технология получения Не3 достаточно проста, т.к. исключаются операции забора и транспортирования лунного грунта, что актуально в условиях энергодефицита на Луне. Кроме того, появляется возможность обработки лунного грунта не только с видимой стороны Луны, но и с обратной стороны, что расширяет область применения комплекса.

Технический результат достигается за счет того, что источник микроволн сверхвысокой частоты излучает на участок поверхности лунного грунта, закрытого прозрачной для излучения эластичной герметичной оболочкой, с последующим отводом Не3 из зоны, закрытой оболочкой, его сжижением и сбором, при этом контрольно-управляющая аппаратура установлена в точках либрации (точках Лагранжа) системы Земля - Луна с возможностью ретрансляции контрольно-управляющего сигнала на обратную сторону Луны.

Сегодня большие надежды для решения энергетических проблем возлагаются на управляемые термоядерные реакции, одной из которых является реакция синтеза ядер дейтерия (D) и изотопа гелия-3 (Не3), обладающая эффективным выделением тепла при практическом отсутствии радиоактивных отходов. На Земле данный изотоп встречается крайне редко. На Луне в течение многих миллионов лет лунный грунт, как губка, впитывал Не3, приносимый солнечным ветром. Результаты анализов лунного грунта показали, что в первых пяти метрах поверхностного реголита накопилось порядка миллиона тонн Не3. Такого количества ядерного топлива хватило бы на обеспечение электроэнергией не только лунной базы, но и всего человечества на протяжении 5 тыс. лет. Кроме того, лунные запасы Не3 возобновляемы и легко доступны. Поэтому получение Не3 и доставка его на Землю экономически оправдано и целесообразно.

На фиг.1 изображена схема расположения точек либрации (точек Лагранжа) в системе Земля - Луна. Если тело с массой намного меньшей, чем другие два тела, находится на одной прямой с ними, то по уравнению Лагранжа существует пять точек в этой системе, где силы гравитации на малое тело уравновешиваются силой инерции. Возникает парадоксальная ситуация, когда малое тело, помещенное в любую из этих пять точек, может там находиться теоретически сколь угодно долго. В системе Земля - Луна в этих точках отсутствует атмосфера и нет никаких препятствий для прохождения контрольно-управляющего сигнала. Буквами «З» и «Л» обозначены расположение Земли и Луны, а цифрами - расположение точек либрации. На фиг.2 изображено расположение аппаратуры - ретрансляторов поз.1, 2, 3 и трасса прохождения контрольно-управляющего сигнала. На фиг.3 изображен участок поз.4 поверхности Луны, закрытый эластичной герметичной оболочкой поз.5, и излучатель поз.6, излучающий сквозь эластичную герметичную оболочку поз.5 на лунный грунт микроволны сверхвысокой частоты.

Комплекс средств для получения Не3 из лунного грунта работает следующим образом. Контрольно-управляющий сигнал от ретранслятора поз.1 с Земли поступает в точку либрации 4 на ретранслятор поз.2, где сигнал фиксируется, усиливается и передается на ретранслятор поз.3, где также фиксируется, усиливается и передается на излучатель поз.6 микроволн сверхвысокой частоты, установленный на обратной стороне Луны. Излучатель поз.6 фиксирует полученный сигнал и, в свою очередь, генерирует излучение микроволн сверхвысокой частоты на участок поз.4 лунного грунта сквозь эластичную герметичную оболочку поз.5, прозрачную для этого излучения. Далее под воздействием излучения из лунного грунта выделяется в виде газа Не3, который собирают, сжижают и закачивают в баллоны (не показано). Потом баллоны транспортируют на Землю. Следует заметить, что ретранслятор поз.2 может быть расположен не в точке 4, а в точке 5 либрации в системе Земля - Луна, т.к. эти точки симметричны относительно прямой Земля - Луна и безразлично, где будет расположен ретранслятор поз.2. Если же получение Не3 будет происходить на видимой стороне Луны, то сигнал от ретранслятора поз.1 будет поступать непосредственно на излучатель поз.6, расположенный на видимой стороне Луны, помимо ретрансляторов поз.2, 3. Ретрансляторы поз.2, 3, расположенные в точках 4, 5 и 3, будут находиться там теоретически сколь угодно долго, без затраты энергии, кроме того контрольно-управляющему сигналу не будет помех, т.к. в точках либрации нет атмосферы. Вся аппаратура может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Технический эффект заключается в возможности получении Не3 не только на видимой стороне Луны, но и на обратной стороне. Кроме того, технология и оборудование для получения Не3 достаточно просты.

Экономический эффект на данной стадии проекта определить не представляется возможным.

Комплекс средств для получения Не3 из лунного грунта, включающий источник микроволн сверхвысокой частоты, установленный на поверхности Луны, а также контрольно-управляющую аппаратуру, отличающийся тем, что источник микроволн сверхвысокой частоты излучает на участок поверхности лунного грунта, закрытого прозрачной для излучения эластичной герметичной оболочкой, с последующим отводом Не3 из зоны, закрытой оболочкой, его сжижением и сбором, при этом контрольно-управляющая аппаратура установлена в точках либрации (точках Лагранжа) системы Земля - Луна с возможностью ретрансляции контрольно-управляющего сигнала на обратную сторону Луны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области разработки грунтов с помощью землеройных машин преимущественно на Луне. .
Изобретение относится к космической энергетике, а также к способам и средствам защиты Земли от опасных космических объектов: астероидов, комет, космического мусора.

Изобретение относится к разработке грунтов с помощью землеройной машины на Луне. .

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам строительства изолированных герметичных шахт, рудников и горнобуровых выработок, используемых для укрытия людей, а также для ведения геологоразведочных работ и разработки месторождений полезных ископаемых в горных породах космических объектов

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам строительства изолированных герметичных шахт, рудников и горно-буровых выработок, используемых для проведения спасательных операций, а также для ведения геологоразведочных работ и разработок месторождений полезных ископаемых на космических объектах

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам для забора проб грунта, например замерзших кусков льда и т.п., и может быть использовано при изучении планет, комет и других небесных тел. Грунтозаборное устройство содержит буровую установку с системой управления и пенетратором, закрепленную на космическом посадочном модуле. На пенетраторе закреплены термоизолированные контейнеры для забора образцов грунта. Буровая установка оснащена датчиком температуры наконечника пенетратора, соединенным с системой управления буровой установкой. Изобретение позволяет повысить качество полученных образцов грунта. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам для забора проб грунта, например замерзших кусков льда и т.п., и может быть использовано при изучении планет, комет и других небесных тел. Ультразвуковое грунтозаборное устройство предназначено для сверления грунта на глубины до 2-х метров со скоростью до 20 мм/мин с целью забора образцов без изменения состава за один проход. Грунтозаборное устройство состоит из ультразвуковой колебательной системы с рабочим инструментом, ультразвукового генератора и системы управления. Ультразвуковой генератор и система управления закреплены на космическом посадочном модуле. На волноводе ультразвуковой колебательной системы установлен каркас, на котором закреплены термоизолированные контейнеры для забора образцов грунта с поворотным механизмом открытия/закрытия, термоаккумуляторы и пассивная система термостабилизации. Ультразвуковая колебательная система оснащена датчиком температуры грунтозаборных контейнеров, соединенным с системой управления грунтозаборного устройства. Выбор размеров каждого последующего элемента ультразвуковой колебательной системы осуществляется из условия обеспечения соответствия с резонансной частотой пьезоэлектрического преобразователя. Изобретение способно обеспечить забор образцов грунта без термического разрушения и испарения летучих компонентов. 6 ил.
Изобретение относится к сфере освоения космической среды и может быть использовано для жизнеобеспечения обитаемых марсианских станций, снабженных растениями. Избыток кислорода, производимого растениями, в составе части газовой смеси марсианской станции выбрасывают в атмосферу Марса. Подвергаясь характерному для Марса жесткому ультрафиолетовому излучению Солнца, кислород полностью или частично превращается в озон. Накопление озона в атмосфере Марса является полезным, т.к. может сформировать ощутимый защитный озоновый слой. Техническим результатом изобретения является полезная для освоения Марса утилизация избытка кислорода, удаляемого с марсианской станции.

Группа изобретений относится к разработке ресурсов космической среды с помощью соответственно оснащённых космических аппаратов (КА). КА причаливает к астероиду (1), охватывая его с двух сторон манипуляторами (2). Блок (4) сбора материала перемещают и устанавливают особым манипулятором (5). Антенну (6) развёртывают с помощью манипулятора (7). Энергией от сферической солнечной батареи (3) питают установленный в блоке (4) многоламповый прожектор с концентрирующей свет оптической системой. Плавят им поверхностный слой астероида с образованием лунок. Забирают из лунок расплавленный материал, охлаждают, помещают отливки в хранилище, откуда их периодически забирают отдельным КА, курсирующим между Землей и астероидом. Техническим результатом группы изобретений является добыча ограниченной массы полезных ископаемых на астероиде с использованием энергии Солнца. 4 н.п. ф-лы, 35 ил.

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам для забора проб грунта, выполнения каналов для установки исследовательских датчиков и иных устройств на заданной глубине, и может быть использовано при изучении планет, комет и других небесных тел. Техническим результатом является повышение эффективности бурения. Ультразвуковой бур состоит из пьезоэлектрического преобразователя электрических колебаний в механические, концентратора-усилителя механических колебаний, рабочего инструмента, устройств вертикального перемещения и возвратно-вращательного движения. Рабочий инструмент имеет периферийный трубчатый участок диаметром, превосходящим диаметр пьезопреобразователя, и центральный конусообразный участок. Между центральным и периферийным участками выполнены сквозные каналы. Рабочий инструмент механически и акустически соединен с концентратором, выполненным в виде металлического стержня переменного сечения, состоящего из соединенных плавными переходами участков цилиндрической формы различного диаметра и длины, причем участок концентратора, соединенный с инструментом конусообразно, изменяет диаметр от диаметра соединительной площадки до диаметра пьезопреобразователя, на его внешней поверхности выполнены грунтоотводящие каналы. 1 ил.

Группа изобретений предназначена для жизнеобеспечения пилотируемых космических полетов на Марс. Физико-химическая секция предназначена для получения кислорода, воды, оксида углерода, аммиака и удобрений на основе азота. Биологическая секция предназначена для получения съедобной биомассы. Комплект материалов и устройств содержит физико-химическую и биологическую группы секций для использования на марсианском грунте. В качестве источника сырья используют атмосферу Марса и реголит. Обеспечивается получение кислорода, воды, оксида углерода, аммиака, удобрений на основе азота и съедобной биомассы из доступных на месте ресурсов. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 32 табл.

Изобретения относится к способам изготовления предметов для гражданских и/или промышленных объектов на Луне, Марсе и/или астероиде. Способ включает этапы обеспечения оборудованием, выработку электричества с помощью фотоэлектрической панели, извлечение реголита из грунта с помощью экскаваторов, электростатическое или магнитное обогащение реголита, смешивание обогащенных минералов с алюминиевым порошком. В полученной смеси, помещенной в пресс-форму, инициируют реакцию самораспространяющегося горения с получением предметов желаемого размера и формы, подходящих для стыковки между собой. Для построения гражданских и/или промышленных объектов выполняют сборку полученных предметов путем их стыковки. Изобретение позволяет повысить эффективность производства гражданских и/или промышленных объектов, снизить время на проведение таких работ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области переработки лунного грунта и получения гелия-3 на Луне, включая ее обратную сторону

Наверх