В центре Земли — бесплатный «вечный двигатель». Учёные наконец придумали, как до него дотянуться
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.
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:
- Повсеместная доступность. В отличие от солнца и ветра, геотермальная энергия доступна 24/7 в любой точке планеты. Достаточно лишь пробурить достаточно глубоко.
- Энергетическая безопасность. Страны получают практически неисчерпаемый и независимый источник энергии, расположенный на их собственной территории.
- 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.
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.
