В центре Земли — бесплатный «вечный двигатель». Учёные наконец придумали, как до него дотянуться

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Под нашими ногами, на глубине всего нескольких километров, находится источник энергии, способный обеспечить всё человечество на миллионы лет вперёд. Это не ископаемое топливо и не редкие минералы. Это чистое, первозданное тепло земных недр. Идея использовать его стара как мир, но до сих-пор она разбивалась о простую и суровую реальность: мы просто не умели копать так глубоко. Однако сегодня, благодаря технологиям, заимствованным из исследований термоядерного синтеза, мы стоим на пороге революции.

Стена огня: почему Кольская скважина стала тупиком

Чтобы понять масштаб проблемы, достаточно вспомнить легендарный советский проект — Кольскую сверхглубокую скважину. В течение почти 20 лет инженеры вгрызались в древние породы Балтийского щита. Их цель была амбициозна: пробить земную кору и заглянуть в мантию. Они достигли отметки в 12 262 метра — абсолютный мировой рекорд, не побитый и по сей день.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Но именно там их ждал провал.

На этой, казалось бы, скромной по планетарным меркам глубине (всего лишь 0,2% пути до центра Земли) температура подскочила до 180 °C. Это было гораздо горячее, чем предсказывали модели. Буровое оборудование, созданное из самых прочных сплавов, начало плавиться и выходить из строя. Проект, поглотивший колоссальные ресурсы, был остановлен. Кольская скважина стала памятником не только человеческому упорству, но и технологическому пределу. Она наглядно показала: механическая сила бессильна против стихийной мощи планеты. Любой традиционный бур, каким бы прочным он ни был, — это всего лишь инородный предмет, который рано или поздно сдастся под натиском температуры и давления.

Когда бурение бессильно, в дело вступает физика

Если нельзя пробиться силой, может, стоит изменить сам подход? Идея пришла из совершенно неожиданной области — физики плазмы. Учёные, работающие над созданием термоядерных реакторов (таких как токамаки), десятилетиями решали обратную задачу: как создать и удержать вещество, разогретое до сотен миллионов градусов.

Ключевым инструментом для этого стал гиротрон. Говоря просто, это мощнейший генератор микроволнового излучения миллиметрового диапазона. В термоядерном реакторе он используется для нагрева плазмы до звёздных температур. Но что, если направить этот сфокусированный луч чистой энергии не на плазму, а на скальную породу?

Именно эту идею взял за основу стартап Quaise Energy, вышедший из стен Массачусетского технологического института (MIT). Их технология — это элегантный гибрид. Бурение начинается традиционным способом. Но как только бур достигает сверхпрочных и горячих слоёв кристаллического фундамента, в дело вступает гиротрон.

Мощный луч миллиметровых волн не сверлит и не дробит породу — он её испаряет. Камень на его пути мгновенно превращается в пыль и газ. Этот процесс, называемый термическим скалыванием, расчищает путь для буровой колонны, которой остаётся лишь следовать вперёд в уже проделанном канале. Для очистки скважины от остатков породы используется инертный газ аргон, который выдувает их на поверхность.

В чём принципиальное отличие? Традиционный бур борется с породой. Гиротрон же просто убирает её с пути, игнорируя её твёрдость. Эффективность такого метода ошеломляет: по расчётам, он в триллион (!) раз превосходит попытки использовать для этих целей лазеры.

20 километров за 100 дней: новая эра геотермальной энергетики

Планы Quaise Energy звучат как научная фантастика. Компания намерена достичь глубины в 20 километров всего за 100 дней. На такой глубине температура пород превышает 500 °C. Это переломный момент.

Почему именно 500 °C? При такой температуре вода, закачанная в скважину, переходит в сверхкритическое состояние. Это уже не жидкость и не пар, а нечто среднее — флюид с невероятной плотностью и теплоёмкостью. Поднятый на поверхность, такой перегретый пар способен вращать турбины любой электростанции с колоссальной эффективностью.

Это открывает поистине захватывающие перспективы:

  1. Повсеместная доступность. В отличие от солнца и ветра, геотермальная энергия доступна 24/7 в любой точке планеты. Достаточно лишь пробурить достаточно глубоко.
  2. Энергетическая безопасность. Страны получают практически неисчерпаемый и независимый источник энергии, расположенный на их собственной территории.
  3. Использование старой инфраструктуры. Самое изящное в этой идее — возможность модернизации. Не нужно строить новые электростанции с нуля. Можно просто «подключить» старые угольные или газовые ТЭЦ к новому, чистому источнику пара из недр Земли. Их турбины продолжат работать, но вместо сжигания ископаемого топлива будут использовать вечное тепло планеты.
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Реальность или очередная красивая мечта?

Конечно, путь от успешных полевых испытаний до полномасштабной промышленной эксплуатации долог. Предстоит решить ещё множество инженерных задач, связанных с поддержанием стабильности скважин на такой глубине и созданием надёжного оборудования.

Тем не менее, физические принципы, лежащие в основе технологии Quaise Energy, безупречны. Это уже не просто теория. Компания провела успешные тесты, доказав, что гиротронный бур работает. Это не вопрос «возможно ли?», а вопрос «когда?».

Мы десятилетиями смотрели на звёзды в поисках энергии будущего. А оказалось, что самый надёжный и мощный реактор всё это время находился прямо у нас под ногами. И, похоже, мы наконец-то нашли к нему ключ.

10 комментариев

b
Среди токамаковцев наметились сокращения и на стол выложили козырь в виде идеи из романа «Гиперболоид инженера Гарина».
Z
Осталось ядро Земли охладить в погоне за электроэнергией
1
Таким образом, нам и до Марса недалеко.
Вода ведь не из космоса берётся.
1
В космосе воды больше чем на земле, так что да из космоса
E
Чего? При 180С буры плавятся? Что за бред?
N
Буры плавятся не от исходной окружающей температуры, а от температуры, создаваемой силой трения в момент бурения. Проще говоря, бурили до тех пор, пока окружение охлаждало. Но при достижении отметки в 180° глубина была такой, что тепло нагнеталось быстрее, чем уходило. Подавать охлаждающий газ на такую глубину без рисков стало невозможно, и проект закрыли
116653457629469498840@google
Хорошо, 1 скважина, 2. Ну 10. Если начнет бурить вся планета? Сотни тысяч скважин и каждая выкачивает тепло. Успеет ли планета его возместить? И ещё интересный вопрос, а поможет это с глобальным потеплением?
G
Нет никакого глобального потепления. Это обычные колебания климата на планете.
В остальном тоже интересует, не угробит ли таким образом человечество планету.
105658563982865434353@google
Всё равно это будет на порядки меньше, чем выплëвывают вулканы и геотермальные источники, так что перспектива «заморозить» ядро вообще не рассматривается.
191326458591@odnoklassniki
Планета не перегреется от подъема тепловой энергии на поверхность?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор Hi-Fi плеера Digma Pro XT7: премиальная внешность и достойный звук

Бренд Digma Pro представил свой дебют в аудиозвуке. Это достойный Hi-Fi плеер по внешнему виду и начинке, который на данный момент стоит вполне бюджетно. Тут и адаптивное декодирование звука...

10 полезных фишек Safari, которые стоит попробовать

Safari умеет больше, чем кажется. В статье постарался собрать все фишки, которые экономят время и делают серфинг удобнее на iPhone и Mac. Автор: Dall-e Источник: openai.com Лок на «Частный доступ»...

5 альтернативных ОС для полного контроля и расширения возможностей роутера

Альтернативные операционные системы для роутеров открывают возможности, недоступные стандартным прошивкам. Они позволяют расширять функциональность устройств, улучшать безопасность и управлять...