Гелий в космической промышленности

Гелий — инертный газ, занимающий второе место в периодической таблице элементов. Уникальные физические свойства, такие как низкая температура кипения и химическая инертность, делают его незаменимым ресурсом в космической отрасли. Без этого вещества невозможно функционирование космических аппаратов, ракет-носителей и проведение фундаментальных исследований.

Использование в космических технологиях

Охлаждение оборудования

Низкая температура кипения гелия делает его идеальным хладагентом. Вещество применяют для охлаждения чувствительного оборудования на космических аппаратах, такого как:

• Инфракрасные датчики и телескопы. Гелий используется для поддержания низкой температуры приборов, что позволяет им регистрировать слабые сигналы из космоса, обеспечивая высокую чувствительность.
• Сверхпроводящие магниты. Для их работы в системах космических аппаратов необходима низкая температура, которую обеспечивает гелий.

Хранение и транспортировка ракетного топлива

Гелий является жизненно важным компонентом в системах хранения и транспортировки криогенного топлива, такого как жидкий водород и кислород. Он используется:

• для охлаждения топлива. Помогает сохранять его в жидкой фазе, предотвращая испарение;
• поддержания стабильной температуры. Обеспечивает поддержание параметров, необходимых для эффективной работы топливных систем.

Использование в системах наддува и испытаниях космических аппаратов

Гелий применяется для наддува топливных баков ракет-носителей во время полета. Он поддерживает необходимое давление в топливных баках, обеспечивая бесперебойную подачу топлива в двигатели. Кроме того, наддув помогает предотвратить кавитацию в насосах, что повышает эффективность работы двигательных установок.

Гелий является незаменимым инструментом при испытаниях космической техники. Его используют для обнаружения утечек в герметичных отсеках космических аппаратов. Благодаря своей инертности и текучести он позволяет выявить даже незначительные дефекты. Также гелий используется в вакуумных камерах для имитации условий космического пространства.

Использование в научных исследованиях космоса

Гелиевые детекторы востребованы для измерения параметров солнечного ветра.

Гелиевые ресурсы России

Гелий является невозобновляемым ресурсом, что порождает ряд проблем. Его запасы ограничены. Вещество добывается из земных месторождений природного газа. Ограниченность запасов и увеличение спроса приводят к росту цен на гелий, что повышает общие затраты на космические проекты — от разработки до эксплуатации. Дефицит вещества сдерживает научно-технический прогресс.

В России для решения проблемы разработаны Ковыктинское и Чаяндинское месторождения природного газа, содержание гелия в котором составляет 0,26–0,43 %, запасы достигают 1848–3381 млн м³. Проектная мощность Амурского газоперерабатывающего завода, на котором перерабатывается добываемое сырье, ожидается 60 млн м³ гелия в год при текущем мировом потреблении 170–190 млн м³. Это позволит России полностью обеспечить развитие отечественной космической и других отраслей промышленности этим стратегическим ресурсом, по потреблению которого судят об уровне технологических достижений страны.

Заключение

Гелий является незаменимым веществом для космической промышленности, обеспечивающим функционирование многих систем и приборов. Дальнейшее освоение космоса требует комплексного подхода, включающего оптимизацию использования ресурса и изучение новых источников его добычи, включая внеземные. Только так можно обеспечить устойчивое развитие космических программ и сохранить доступность космоса для будущих поколений.