Краффт А.Эрике о будущем космической индустрии и лунного бизнеса
Глава 7 ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ ЛУНЫ
7.3.3 ПОДЛУННЫЕ ВЗРЫВНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Результаты подземных ядерных взрывов известны. (Напомним, что все они проводились на специальных полигонах, вдали от густонаселенных районов.) Учитывая более рыхлую по сравнению с земными породами структуру лунного грунта, легко понять, что заряд мощностью в одну килотонну (это очень небольшой, маломощный заряд) раздробит около 330 000 т лунной породы и образует каверну объемом в несколько десятков тысяч кубических метров. По крайней мере, около 10% породы полностью испарится. Кремний и металлы быстро сконденсируются, но так как они будут находиться в весьма чистой кислородной среде, они начнут интенсивно окисляться. Если весьма осторожно принять, что с учетом всех потерь только 30% испарившейся породы придется на кислород, то мы получим следующие цифры: заряд с общей массой (т.е. со всеми контрольными, запальными и другими устройствами) менее 100 кг может «произвести» до 10 000 т кислорода.
Чтобы предотвратить интенсивное реокисление металлов и кремния, кислород нужно удалить из взрывной каверны так быстро, как это только возможно. С этой целью можно использовать пробуренный заранее канал, идущий с поверхности Луны до размещенной на нужной глубине начальной полости, в которую закладывается ядерный заряд. Между начальной полостью и нижним концом канала оставляется перемычка точно расчетной толщины. При взрыве эта перемычка мгновенно разрушается и горячий кислород по каналу устремится вверх. Над верхним устьем канала должны быть заранее сооружены приемно-очистные сооружения и емкости для хранения кислорода - как это показано на рис. 58,а. (Первичный Канал, используемый для образования начальной полости и закладки в нее заряда, может быть тщательно забит; либо он будет использоваться как рассмотренный выше канал для отсоса из каверны кислорода; во втором случае у его нижнего устья должна быть создана упомянутая расчетная перемычка.) Космический холод, особенно легко доступный в течение длительной лунной ночи, существенно облегчит сжижение и хранение сжиженного кислорода (а также и других газов, которые образуются в каверне в результате ядерного взрыва и которые можно легко будет отделить от кислорода).
Рис. 58а Схема «взрывной» технологии на Луне
Имеется еще одна - притом очень полезная - возможность быстро поглотить освобождающийся при взрыве кислород. Достаточно наполнить каверну водородом. (На первых порах он будет, очевидно, доставляться с Земли.) Нетрудно догадаться, что в результате каверна заполнится водой.
Практически эту процедуру придется выполнять в два этапа. Первый - это подготовка начальной полости, установка ядерного заряда и взрыв. Второй - наполнение образовавшейся каверны водородом, установка вторичного заряда и повторный взрыв: после пего как раз и выделится тот кислород, который вступит в реакцию с водородом и образует воду.
Рис. 58б Схема «взрывной» технологии на Луне
Однако повторный взрыв в каверне, образованной первым взрывом, окажется значительно менее эффективным: первый взрыв расширит начальную полость более чем в тысячу раз; поэтому - если мощность вторичного заряда будет та же, что и у первого,-- результирующее давление после второго взрыва окажется в тысячу раз меньше, чем после первичного взрыва. Соответственно меньше выделится кислорода. Следовательно, придется либо увеличить мощность вторичного заряда (в ту же тысячу раз), либо... выполнить повторный взрыв в специальной начальной полости расчетного объема. Эта отдельная начальная полость разместится по соседству с первой каверной (рис. 58,б). Перемычка между кавернами при взрыве разрушится и горячий кислород устремится в первую каверну, где все уже будет готово к его приему. Если на те 10 000 т кислорода, которые образуются при взрыве ядерного заряда мощностью в 1 кт, в первой каверне запасти 1400 т водорода, образуется около 11 000 т воды. Таким путем может быть в целом решена проблема воды для лунной индустрии и сопровождающих ее поселений*.
«Взрывная технология» может использоваться не только для получения воды, но и других необходимых веществ: карбидов, цианидов и др. Эти вещества послужат основой для органического синтеза. Принципиальная схема организации этой линии взрывной технологии показана на рис. 58,а. Такой подход в принципе способен радикально решить задачу получения на Луне всех необходимых индустриальных и биологических материалов. Методика эта должна быть достаточно экономной и пригодной для самых широкомасштабных операций. Быть может, в быстрорастущей семье наук появится новая дисциплина - «взрывная физическая химия».
Развитие технологии всегда было обусловлено уровнем достижимых температур. До знакомства с огнем доступными материалами для людей были лишь камни и кости, а единственной операцией - «холодная шлифовка». В пламени костра (температура порядка 700-800° С) родилась новая технология - начался бронзовый век. Но пока не были придуманы керамика для тиглей и плавильная печь (температура 1400-1500°С), не могло быть и речи не только о железе, но даже и о стекле. Без преувеличения можно сказать: история нашей цивилизации - это развитие техники. А возможности техники - это прежде всего возможности технологии, которые, в свою очередь, теснейшим образом зависят от «температурного потенциала» индустрии.
Благодаря ядерной энергии уровень доступных температур повысился на несколько порядков (как и другой немаловажный технологический фактор - давление). Но в рамках традиционной металлургии нелегко придумать, как использовать колоссальные возможности ядерного взрыва. И, пожалуй, единственный приемлемый путь - выпустить сокрушающую мощь атомного пламени в глубине коренных пород. Но по возможности - не на Земле.
Таким образом, рассматриваемая концепция глубже и шире, чем простое увеличение рудных ресурсов. По сути, ядерные взрывные процессы - принципиально новая ступень в развитии технологии. Выиграет не одна металлургия: высокие температуры и давления нужны и химии. А также и физике. Конечно, сейчас - до приобретения практического опыта в этой области - можно спорить, пойдут ли на деле те реакции, которые в итоге должны привести к синтезу соединений, показанных на рис. 58,а. Но игра стоит свеч. И быть может, будущее откроет такие возможности подлунных взрывов, какие мы пока просто не в силах представить...
7.3.4 ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЛУННЫЕ РУДЫ
Взрывные процессы вовсе не являются для Луны чем то органически чужеродным. Напротив, в естественных условиях они идут на ней постоянно. Когда в лунную поверхность с космической скоростью вонзается метеорит, происходит самый настоящий взрыв (хотя и бесшумный: из-за отсутствия атмосферы на Луне не будут слышны ни грохот взрывов, и какие-либо производственные шумы; вероятно, в этом есть свои удобства). Удар крупного камня размерами с рядовой земной булыжник, при его скорости в несколько десятков километров в секунду (а для метеоритов - такие скорости не редкость) по производимому эффекту вполне эквивалентен ядерному взрыву мощностью во много килотонн. Так что взрывы для Луны - дело обычное (хотя и происходят пока что только на ее поверхности). На рис. 59 показаны результаты одного из таких давних взрывов, сфотографированные с борта командного модуля американского космического корабля «Аполлон-15». Подобные особые точки на теле Луны интересны не только для науки, но и для будущей лунной индустрии: именно в таких районах возможна повышенная концентрация природных лунных руд. Ведь концентрированное выделение тепла - за счет перехода кинетической энергии метеорита в теплоту при его ударе о лунную поверхность - приведет к диффузии освободившихся газов в глубь лунного грунта, в результате чего произойдет локальная деоксидация поверхностных слоев породы. Таким путем могут образоваться естественные лунные руды. Поэтому районы падения метеоритов на поверхности Луны будут одними из первоочередных объектов исследований последующих лунных экспедиций.
Отсебятина. К счастью не все страны подписали соглашение о запрещении ядерных взрывов в космосе. Вот Индия вроде-бы воздержалась. Так что не все еще потеряно и ясно с какими странами надо кооперироваться в разработке лунных богатств :-)
Как выглядит подлунный подземный ядерный взрыв
В общем ничего страшного :-)
UPD. Касательно вот этого рацпредложения "Если на те 10 000 т кислорода, которые образуются при взрыве ядерного заряда мощностью в 1 кт, в первой каверне запасти 1400 т водорода, образуется около 11 000 т воды", замечу, что технология доставки водорода и других химических реактивов на Луну по лоу-кост ценам имеется и продвигается в сознание ЛПР. Также, возможность замены ядерных зарядов кинетическими пенетраторами обоснована и вживляется в разумы ЛПР.
.
7.3.3 ПОДЛУННЫЕ ВЗРЫВНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Результаты подземных ядерных взрывов известны. (Напомним, что все они проводились на специальных полигонах, вдали от густонаселенных районов.) Учитывая более рыхлую по сравнению с земными породами структуру лунного грунта, легко понять, что заряд мощностью в одну килотонну (это очень небольшой, маломощный заряд) раздробит около 330 000 т лунной породы и образует каверну объемом в несколько десятков тысяч кубических метров. По крайней мере, около 10% породы полностью испарится. Кремний и металлы быстро сконденсируются, но так как они будут находиться в весьма чистой кислородной среде, они начнут интенсивно окисляться. Если весьма осторожно принять, что с учетом всех потерь только 30% испарившейся породы придется на кислород, то мы получим следующие цифры: заряд с общей массой (т.е. со всеми контрольными, запальными и другими устройствами) менее 100 кг может «произвести» до 10 000 т кислорода.
Чтобы предотвратить интенсивное реокисление металлов и кремния, кислород нужно удалить из взрывной каверны так быстро, как это только возможно. С этой целью можно использовать пробуренный заранее канал, идущий с поверхности Луны до размещенной на нужной глубине начальной полости, в которую закладывается ядерный заряд. Между начальной полостью и нижним концом канала оставляется перемычка точно расчетной толщины. При взрыве эта перемычка мгновенно разрушается и горячий кислород по каналу устремится вверх. Над верхним устьем канала должны быть заранее сооружены приемно-очистные сооружения и емкости для хранения кислорода - как это показано на рис. 58,а. (Первичный Канал, используемый для образования начальной полости и закладки в нее заряда, может быть тщательно забит; либо он будет использоваться как рассмотренный выше канал для отсоса из каверны кислорода; во втором случае у его нижнего устья должна быть создана упомянутая расчетная перемычка.) Космический холод, особенно легко доступный в течение длительной лунной ночи, существенно облегчит сжижение и хранение сжиженного кислорода (а также и других газов, которые образуются в каверне в результате ядерного взрыва и которые можно легко будет отделить от кислорода).
Рис. 58а Схема «взрывной» технологии на Луне
Имеется еще одна - притом очень полезная - возможность быстро поглотить освобождающийся при взрыве кислород. Достаточно наполнить каверну водородом. (На первых порах он будет, очевидно, доставляться с Земли.) Нетрудно догадаться, что в результате каверна заполнится водой.
Практически эту процедуру придется выполнять в два этапа. Первый - это подготовка начальной полости, установка ядерного заряда и взрыв. Второй - наполнение образовавшейся каверны водородом, установка вторичного заряда и повторный взрыв: после пего как раз и выделится тот кислород, который вступит в реакцию с водородом и образует воду.
Рис. 58б Схема «взрывной» технологии на Луне
Однако повторный взрыв в каверне, образованной первым взрывом, окажется значительно менее эффективным: первый взрыв расширит начальную полость более чем в тысячу раз; поэтому - если мощность вторичного заряда будет та же, что и у первого,-- результирующее давление после второго взрыва окажется в тысячу раз меньше, чем после первичного взрыва. Соответственно меньше выделится кислорода. Следовательно, придется либо увеличить мощность вторичного заряда (в ту же тысячу раз), либо... выполнить повторный взрыв в специальной начальной полости расчетного объема. Эта отдельная начальная полость разместится по соседству с первой каверной (рис. 58,б). Перемычка между кавернами при взрыве разрушится и горячий кислород устремится в первую каверну, где все уже будет готово к его приему. Если на те 10 000 т кислорода, которые образуются при взрыве ядерного заряда мощностью в 1 кт, в первой каверне запасти 1400 т водорода, образуется около 11 000 т воды. Таким путем может быть в целом решена проблема воды для лунной индустрии и сопровождающих ее поселений*.
«Взрывная технология» может использоваться не только для получения воды, но и других необходимых веществ: карбидов, цианидов и др. Эти вещества послужат основой для органического синтеза. Принципиальная схема организации этой линии взрывной технологии показана на рис. 58,а. Такой подход в принципе способен радикально решить задачу получения на Луне всех необходимых индустриальных и биологических материалов. Методика эта должна быть достаточно экономной и пригодной для самых широкомасштабных операций. Быть может, в быстрорастущей семье наук появится новая дисциплина - «взрывная физическая химия».
Развитие технологии всегда было обусловлено уровнем достижимых температур. До знакомства с огнем доступными материалами для людей были лишь камни и кости, а единственной операцией - «холодная шлифовка». В пламени костра (температура порядка 700-800° С) родилась новая технология - начался бронзовый век. Но пока не были придуманы керамика для тиглей и плавильная печь (температура 1400-1500°С), не могло быть и речи не только о железе, но даже и о стекле. Без преувеличения можно сказать: история нашей цивилизации - это развитие техники. А возможности техники - это прежде всего возможности технологии, которые, в свою очередь, теснейшим образом зависят от «температурного потенциала» индустрии.
Благодаря ядерной энергии уровень доступных температур повысился на несколько порядков (как и другой немаловажный технологический фактор - давление). Но в рамках традиционной металлургии нелегко придумать, как использовать колоссальные возможности ядерного взрыва. И, пожалуй, единственный приемлемый путь - выпустить сокрушающую мощь атомного пламени в глубине коренных пород. Но по возможности - не на Земле.
Таким образом, рассматриваемая концепция глубже и шире, чем простое увеличение рудных ресурсов. По сути, ядерные взрывные процессы - принципиально новая ступень в развитии технологии. Выиграет не одна металлургия: высокие температуры и давления нужны и химии. А также и физике. Конечно, сейчас - до приобретения практического опыта в этой области - можно спорить, пойдут ли на деле те реакции, которые в итоге должны привести к синтезу соединений, показанных на рис. 58,а. Но игра стоит свеч. И быть может, будущее откроет такие возможности подлунных взрывов, какие мы пока просто не в силах представить...
7.3.4 ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЛУННЫЕ РУДЫ
Взрывные процессы вовсе не являются для Луны чем то органически чужеродным. Напротив, в естественных условиях они идут на ней постоянно. Когда в лунную поверхность с космической скоростью вонзается метеорит, происходит самый настоящий взрыв (хотя и бесшумный: из-за отсутствия атмосферы на Луне не будут слышны ни грохот взрывов, и какие-либо производственные шумы; вероятно, в этом есть свои удобства). Удар крупного камня размерами с рядовой земной булыжник, при его скорости в несколько десятков километров в секунду (а для метеоритов - такие скорости не редкость) по производимому эффекту вполне эквивалентен ядерному взрыву мощностью во много килотонн. Так что взрывы для Луны - дело обычное (хотя и происходят пока что только на ее поверхности). На рис. 59 показаны результаты одного из таких давних взрывов, сфотографированные с борта командного модуля американского космического корабля «Аполлон-15». Подобные особые точки на теле Луны интересны не только для науки, но и для будущей лунной индустрии: именно в таких районах возможна повышенная концентрация природных лунных руд. Ведь концентрированное выделение тепла - за счет перехода кинетической энергии метеорита в теплоту при его ударе о лунную поверхность - приведет к диффузии освободившихся газов в глубь лунного грунта, в результате чего произойдет локальная деоксидация поверхностных слоев породы. Таким путем могут образоваться естественные лунные руды. Поэтому районы падения метеоритов на поверхности Луны будут одними из первоочередных объектов исследований последующих лунных экспедиций.
Отсебятина. К счастью не все страны подписали соглашение о запрещении ядерных взрывов в космосе. Вот Индия вроде-бы воздержалась. Так что не все еще потеряно и ясно с какими странами надо кооперироваться в разработке лунных богатств :-)
Как выглядит подлунный подземный ядерный взрыв
Click to viewВ общем ничего страшного :-)
UPD. Касательно вот этого рацпредложения "Если на те 10 000 т кислорода, которые образуются при взрыве ядерного заряда мощностью в 1 кт, в первой каверне запасти 1400 т водорода, образуется около 11 000 т воды", замечу, что технология доставки водорода и других химических реактивов на Луну по лоу-кост ценам имеется и продвигается в сознание ЛПР. Также, возможность замены ядерных зарядов кинетическими пенетраторами обоснована и вживляется в разумы ЛПР.
.
