Вперед в будущее: как Луна поможет найти новые источники энергии

Гигантские запасы газа нашли в Боливии. К северу от столицы страны открыли месторождение с 48 миллиардами кубометров голубого топлива. Рабочие уже начали бурить скважины и строить трубопровод, а чтобы найти эти запасы, государство потратило колоссальные 50 миллионов долларов.

"Это важнейшее углеводородное открытие с 2005 года. Вероятно, это будет третье по производительности месторождение во всей стране", – заявил генеральный менеджер компании по добыче углеводорода Оскар Веларде Гусман.

Добывать углеводороды становится все сложнее и дороже, а спрос на нефть и газ только растет. Но, чтобы получить ресурсы, совсем не обязательно бурить глубокие скважины и тратить на это безумные деньги. На самом деле, вся Земля – это огромный сгусток энергии. Так считает наука и отправляет человечество копаться в грязи. Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Энергия из грязи

Такой нестандартный источник энергии придумали в США. Оказалось, что микробы в грязи – уникальные генераторы. Они расщепляют жижу, происходит электрохимическая реакция, и естественным образом электроны устремляются к ближайшим проводникам. Человеку остается только позаботиться о микробах: обеспечить им воздух и влагу.

"На поверхности земли расположен катод: он способствует поглощению кислорода. Мы сделали анод из углеродного фетра, он закопан глубоко под землю, и захватывает электроны, пока микробы перерабатывают грязь. Вы тоже можете собрать что-то подобное на своем участке земли – все необходимое продается в обычном хозяйственном магазине", – сказал аспирант факультета электротехники Стэндфордского университета Билл Йен.

Электричество из газа

А тем временем российские ученые слой за слоем, словно пирог, собирают твердооксидные топливные элементы – сокращенно ТОТЭ. Это эффективный способ получить электричество, например, из природного газа.

"Здесь происходит изготовление единичного топливного элемента путем нанесения пасты, электродов. В данном случае мы ставим образец на наш трафаретный стол, закрепляем его и далее запускаем трафаретную печать. Процесс занимает буквально секунды две, после чего мы достаем уже готовый образец с нанесенным слоем", – инженер-исследователь Лаборатории водородной энергетики ИФТТ РАН Дмитрий Яловенко в беседе с РЕН ТВ.

Этот топливный элемент работает так: к нему подают природный газ и воздух, потом в дело вступают скрытые внутри электролит, катод и анод. Реакция пошла. В результате вырабатываются свет и тепло. Таким образом можно запитать огромные компьютерные центры и отдаленные вышки связи, водный транспорт и рефрижераторы, и даже обычные дома там, куда электросети не дотянулись. Но российские ученые предложили более эффективную технологию.

"На сегодняшний день неизвестна технология, которая позволяет это делать с большей эффективностью. То есть из кубического метра метана с помощью ТОТЭ можно получить максимальное количество электроэнергии в киловатт-часах. Соответственно, все другие технологии, например, традиционные машинные способы преобразования, они дают меньше электричества, больше переходит в тепло", – объяснил журналистам телеканала кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией водородной энергетики ИФТТ РАН Дмитрий Агарков.

Например, если поставить такую установку на ферме, где есть коровы, то можно переработать их газы в энергию и запитать тысячи домов.

Ученые подсчитали: одна буренка выделяет около 100 килограммов метана в год. И таким масштабам есть доказательства: на снимке со спутника видно скопление газа в штате Калифорния. Его концентрация расположена над тем местом, где есть животноводческая ферма. Если стабильно получать столько выбросов, то обеспечить энергией можно 15 тысяч домов.

Батарея из гемоглобина

Ученые из Испании и Аргентины создали элемент питания на основе гемоглобина. Отсюда следует, что энергия есть в каждом человеке.

Химики разработали первую биосовместимую воздушно-цинковую батарею – это значит, что она не причинит вреда здоровью, если поместить ее в организм. Принцип работы уже знакомый: есть катод и анод, а вот катализатором стал белок человеческой крови – гемоглобин.

"Прототипу этой батареи потребовалось меньше миллиграмма гемоглобина, чтобы работать почти месяц. Такие элементы питания более надежно ведут себя внутри человеческого тела. Это позволит безопасно использовать их в кардиостимуляторах и других вживляемых в организм приборах", – уточнил ректор Национального института Кордобы Маноло Торральдо Родригез.

Двигатель из космической пыли

Ученые уже придумали, как добыть энергию из грязи, газов животных и даже человеческой крови. Вот только эти источники могут оказаться не такими энергоемкими, как хотелось бы. Тогда жителям Земли придется переходить к плану "Б" и добывать энергию за пределами планеты. Да, пока это кажется дорогим удовольствием. Но эксперты уверяют: вложившись однажды, мы сможем навсегда забыть о земных ресурсах.

Современные российские ракеты заправляют, как правило, смесью керосина и жидкого кислорода. Такое топливо за пределами Земли пока создать невозможно. Но чем дальше лететь космическому кораблю, тем больше нужно горючего. Больше запас топлива – тяжелее ракета, больше расход. Как выйти из этого замкнутого круга, придумал студент второго курса Московского авиационного института Тамирлан Нагоев.

Он создал концепт двигателя, который работает на космической пыли. Для этого изобретатель использовал частицы грунта с поверхности астероидов, Луны и других космических тел.

"Основная задача данного двигателя – обеспечить тягу для межпланетных космических аппаратов, а также его можно использовать в миниатюрном формате для того, чтобы поддерживать определенную высоту для искусственных спутников Земли. Это уже мини-версия такого двигателя", – рассказал в беседе с РЕН ТВ студент МАИ по специальности Проектирование авиационно-ракетных систем Тамирлан Нагоев.

Чтобы собрать топливо из космических тел, Тамирлан предлагает использовать зонды. Они автоматически соберут грунт в грузовой отсек летательного аппарата. Затем измельченное топливо поступит в камеру испарения, где под воздействием огромных температур превратится в микрочастицы. Разгонное устройство ускорит их с помощью электростатического поля и создаст реактивную тягу.

"Если загрузить нужное количество рабочего вещества, он может практически до любого объекта в Солнечной системе долететь. В этом его основной плюс. То, что топливо будет восполняться в процессе полета. Это первая в мире такая технология", – заявил Тамирлан Нагоев.

Гелий-3 с Луны

Китайские ученые в поисках нестандартных источников энергии тоже смотрят в космос. Они предлагают добывать на Луне гелий-3, а потом сбрасывать его на Землю для переработки.

Гелий-3 – это энергия будущего: он способен обеспечить электричеством все страны на тысячи лет. Вот только на Земле этого ценного изотопа крайне мало: в год его добывают несколько десятков граммов. А на Луне, где нет магнитосферы, хранится примерно миллион тонн.

Китайские ученые из Шанхайского института спутниковой инженерии предложили построить на Луне пусковую установку. Принцип работы похож на метание молота в легкой атлетике – груз будут вращать, пока не выйдут на вторую космическую скорость, а затем бросят по траектории в сторону Земли.

"Такой способ доставки возможен благодаря уникальным свойствам лунной атмосферы: там царят вакуум и низкая гравитация. Грузы получится доставлять дважды в день", – уверен главный научный сотрудник Китайской академии космических технологий Гун Цзы Чжэн.

Как только Гелий-3 получат на Земле в необходимом количестве, его смогут использовать для создания квантовых компьютеров. А там и до термоядерных реакторов рукой подать. Тогда можно будет навсегда забыть о веерных отключениях электроэнергии и вечерах при свечах.

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.