Новообразованная американская компания Interlune разработала инновационный метод выделения гелия-3 с уровнем чистоты, достигающим 99%, используя обычный газ сорта А. Эта технология нацелена на преодоление дефицита этого редкого изотопа и в перспективе может быть применена для его добычи непосредственно на поверхности Луны.

Американская корпорация из Сиэтла приступила к тестированию системы под кодовым названием Cold Capture. Эта разработка осуществляется при содействии ВВС США и нацелена на адаптацию к уже существующим гелиеперерабатывающим предприятиям, позволяя выделять гелий-3 из потоков газа, которые в настоящее время находятся в процессе переработки.

«В каждом литре производимого глобально гелия содержится незначительное количество гелия-3. Технология Cold Capture интегрируется с действующей инфраструктурой заводов по производству жидкого гелия для выделения этого изотопа и его преобразования в востребованный ресурс. », — поделился Роб Майерсон, один из основателей и руководитель Interlune.

Гелий-3 – крайне дефицитный изотоп на нашей планете. В то же время Луна, благодаря воздействию солнечного ветра в течение огромного количества лет, накопила его в лунном грунте, где по предварительным расчетам содержится несколько миллионов тонн этого элемента.

Interlune планирует использовать несколько источников гелия-3, но начинает с земных ресурсов. В настоящее время производство данного изотопа практически полностью зависит от истощающихся запасов трития – ресурса с ограниченной доступностью и требующего значительных инвестиций для увеличения его объемов.

Недавно открытые месторождения природного газа также не могут кардинально изменить ситуацию. Содержание гелия-3 в земных источниках крайне мало, поэтому поиск новых газовых залежей сам по себе не решает проблему дефицита.

Ключевым вызовом является эффективное разделение гелия-3 и обычного гелия. Решением этой задачи должна стать система Cold Capture, которая будет интегрирована в существующие крупные предприятия для переработки газов и позволит извлекать целевой изотоп.

На первый взгляд, извлечение гелия-3 из смеси с обычным гелием представляется несложной операцией. Тем не менее, эти два изотопа обладают практически одинаковыми химическими свойствами. Для их разделения требуется использование незначительных физических отличий при очень низких температурах.

Технология Interlune понижает газообразное состояние до температуры, близкой к абсолютному нулю, а затем применяет криогенную перегонку для отделения изотопов. Как заявил технический руководитель Гэри Лай, система Cold Capture основана на использовании незначительных физических различий между этими двумя формами при экстремально низких температурах и спроектирована с возможностью увеличения производительности.

Возможные последствия этого процесса могут быть весьма существенными. В 2025 году в Соединенных Штатах было произведено приблизительно 81 миллиард литров гелия. Interlune предполагает, что внедрение системы Cold Capture на предприятиях по переработке гелия по всей стране позволит производить около 2,5 килограммов гелия-3 ежегодно, тем самым увеличив существующие национальные резервы этого изотопа примерно в три раза.

Технология привлекает внимание как со стороны государственных структур Америки, так и частного бизнеса. ВВС США подписали с Interlune соглашение в рамках программы AFWERX SBIR Direct-to-Phase II, которое нацелено на увеличение объемов производства.

Тем не менее, получение гелия-3 на Земле является лишь первоначальным этапом для данной компании. В будущем Interlune намерена адаптировать эту же технологию и использовать ее на Луне.

Идея компании заключается в том, что специализированная техника будет собирать значительные количества лунного грунта – реголита. Извлеченные из него летучие соединения позволят выделять гелий-3 непосредственно на поверхности спутника с использованием оборудования для криогенной обработки.

Проведение испытаний технологии в земных условиях позволит минимизировать потенциальные опасности при будущих космических экспедициях. Вместо немедленной отправки на Луну аппаратуры, которая еще не прошла проверку, компания планирует сначала протестировать систему на действующих предприятиях по производству сжиженного гелия.

На Земле гелий-3 играет важную роль в сфере квантовых вычислений. Он применяется для охлаждения сверхпроводящих компьютеров нового поколения, функционирование которых требует поддержания температур практически равных абсолютному нулю.

Повышение объемов добычи гелия-3 методом Cold Capture способно решить проблему растущей потребности этого ресурса для коммерческих предприятий в области квантовых вычислений, а также для научных разработок ВВС США.

Вдобавок к этому, Interlune уже подписала долгосрочные контракты на приобретение гелия-3 приблизительно стоимостью полмиллиарда долларов. Заказчиками выступят значительные организации, специализирующиеся на квантовом охлаждении, такие как Bluefors и Maybell Quantum.