Что есть на луне полезные ископаемые

Достаточно часто мы получаем вопросы о том, какую практическую пользу несёт строительство лунной базы и колонизация Луны, а так же о том, какие полезные ископаемые мы можем там добывать.

Минеральный состав Луны мало отличается от земного, поэтому добывать там можно практически все те же минералы, что и на Земле, но вот их доставка на Землю составляет огромную проблему. В обозримом будущем рентабельно добывать на Луне можно будет только драгоценные металлы и камни, но в связи с возможностью их добычи в достаточном количестве на Земле они мало интересны человечеству.

Не огранённый алмаз. Источник: wps.ru

На данный момент ценнейшими для человечества являются энергоресурсы, то есть нефть, газ и уран. Они являются основой нашей цивилизации и их запасы крайне ограниченны. Нефть и газ образуются из останков живых организмов, поэтому на Луне их быть не может, но достоверно известно, что на Луне есть уран, добыча которого сможет надолго обеспечить Землю энергией, после истощения всех запасов на планете.

Но ценнейшим энергоресурсам Луны является не уран, а гелий. Мощнейшими источниками энергии в наше время являются атомные электростанции, но они же несут огромную опасность в случае аварий, а тысячи тонн отработанного ядерного топлива, получаемые каждый год, требуют хранения в течение тысяч лет и также в случае аварии способны загрязнить огромные территории. Альтернативой им являются термоядерные реакторы, которые в данный момент активно разрабатываются, а первый из них (ITER) должен будет приступить к работе в 2026 году.

Земные ресурсы, ввиду крайне малых запасов гелия-3, позволяют реализовать лишь тритий-дейтеривую реакцию, которая хоть и безопасней распада урана, но всё равно несёт большую радиационную опасность, так как сам по себе тритий является радиоактивным, а в процессе реакции выделяется большое количество нейтронов, которые приводят к износу реакторы и делают окружающее вещество радиоактивным. Производить гелий-3 крайне трудно, а его запасы на Луне в 15-75 раз превышают земные. Основным источником гелия-3 является солнечный ветер, от которого Землю защищает магнитное поле. Попадая в атмосферу гелий-3 надолго здесь не задерживается и быстро улетучивается в космос, но он накапливается в Лунном реголите.

Если удастся наладить добычу гелия-3 на Луне и его доставку на Землю, то станет возможна реализация гелий-дейтериевой реакции синтеза. При ней как топливо, так и продукты реакции будут нерадиоактивными, благодаря чему они не будут требовать особых условий хранения и не смогут загрязнить среду при утечке, а ионизирующее излучение легко будет поддаваться контролю.

Добыча полезных ископаемых на Луне в представлении художника

Авария такого реактора не повлечёт существенного загрязнения окружающей среды. Таким образом, добыча гелия-3 на Луне поможет обеспечить человечество дешёвой и чистой энергией.

Авторы: астрофизик Карасенко Ф.В., к.т.н. Петров А.В.

Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!

Amarujala

В течение десятилетий идея добычи полезных ископаемых на Луне была чистейшей фантастикой для большинства и сомнительной концепцией даже для самый ярых фанатов. Теперь технические достижения и редкая в таких областях политическая поддержка делают фантастическую мечту вполне реальной и ближайшей перспективой.

Люди ступили на Луну 50 лет назад, но с тех пор никто так и не понял, что делать с этим достижением и как использовать ближайшего соседа Земли.

Сейчас вокруг этого много политики. Впрочем, этого и стоило ожидать. Одно дело, когда разработка Луны была чем-то из области грез о будущем, и совсем другое, когда эта тема стремительно становится обыденной реальностью.

В прошлом месяце президент США Трамп неожиданно издал распоряжение, разрешающее американским компаниям разработку и добычу Лунных недр. И этим самым администрация Трампа открыла дверь коммерческому будущему нашего спутника.

Многие сторонники коммерциализации Луны, честно говоря, уже отчаялись увидеть такое развитие событий при своей жизни.

Джордж Соуэрс, исследователь космической техники и профессор инженерного дела в Колорадской горной школе, сказал в интервью издания Popular Mechanics:

“Существует прямая заинтересованность Белого Дома в том, чтобы это произошло прямо сейчас. И в каком-то роде, это просто замечательно. С этой точки зрения, я думаю, что будущее в этом направлении, довольно радужное.”

Popularmechanics

Это распоряжение поставило вместо точки большой восклицательный знак в дискуссии об отношении США к договору о космосе от 1967 года. Подписанный во времена холодной войны, договор запрещал устанавливать национальный суверенитет над космическими объектами, но не запрещал их коммерческое использование.

Шестидесятилетнему договору был нанесен смертельный удар в 2015 году, когда администрация Обамы подписала “Закон о конкурентоспособности запусков космических аппаратов США”, согласно которому американцам было разрешено владеть и продавать то, что они могут добыть в космосе.

Распоряжение Трампа дает понять, что нынешняя администрация поддерживает эту идею. Но для того, чтобы начать добывать полезные ископаемые на Луне, требуется немного больше, чем чернила в ручке, которой было подписано распоряжение. Когда эта идея появилась 1960-х годах, практическое воплощение ее в жизнь было невозможно в силу недостаточного развития технологий и промышленности на тот момент.

В НАСА много сторонников того, что освоение Луны только отвлекает от более глобальной цели – колонизации Марса.

“Мы топчемся на месте уже долгое время”. – говорит Соуэрс.

Вдохновленная мечтой международная группа промышленников, инженеров и ученых потратила десятилетия, изобретая инфраструктуру, необходимую для превращения Луны в промышленный форпост.

Было проведено множество экспериментов, прототипы возможной лунной шахты уже появились в различных государственных и частных лабораториях. А критические области, которые раньше были не достижимы, такие как компактное производство электроэнергии, космическая робототехника и техническая возможность реголита достигли уровня, когда разработанная схема не только имеет смысл, но и фактически возможна.

Вернер фон Браун. Popularmechanics

Новое тысячелетие, старая битва.

На самом деле, история начала промышленного освоения Луны началась когда между двумя титанами американской теории и практики ракетостроения образовался раскол. На одной стороне оказался Вернер фон Браун, американо-немецкий ученый, пионер ракетостроения, который руководил созданием для НАСА легендарного Сатурна V. Для фон Брауна и его сторонников, планеты были драгоценными жемчужинами Солнечной системы, где можно было добывать неограниченный ресурсы, развивать науку и престиж.

Хотя он никогда не признавался, но Илон Маск воплощает именно эту идею, сосредоточившись на создании постоянной колонии на Марсе. Отправка пилотируемой миссии на Марс с экипажем – вот настоящая мечта, а всё остальное, особенно Луна, это отвлечение сил и средств.

Джерард О’Нил. Popularmechanics

На другой стороне оказался американский физик Джерард О’Нил. В своей книге “Высокий фронтир: человеческие колонии в космосе”, выпущенной в 1976 году, он выступал за то, чтобы не допустить строительства инфраструктур на других планетах, чтобы избежать высоких энергетических затрат на взлеты и посадки кораблей, которые забирают львиную долю ресурсов всего космического полета. О’Нил считал что наиболее оптимальным вариантом будет строительство колоний, расположенных на орбитах планет. И именно орбитальные колонии были наиболее существенными проектами ученого. Он также был сторонником использования ресурсов Луны для того, чтобы огромные вращающиеся космические станции-поселения воплотились в реальность.

Джозеф Безос, основатель компании Blue Origin, решительно поддерживает эту идею и активно защищал теорию орбитальных поселений на презентации в мае прошлого года своего водородного корабля Blue Moon для доставки грузов и людей на Луну в 2024 году.

Popularmechanics

“Насколько я знаю, конечно же никто не изучал подробно и не проводил опросов, но у меня очень стойкое ощущение, что NASA придерживается точки зрения фон Брауна”. – говорит Филипп Метцгер, ветеран NASA с тридцатилетним стажем, планетарный физик в Университете Центральной Флориды. – “И именно с этой точки зрения они ведут исследования Марса и хотят создать там первую человеческую колонию. Безусловно, это будет блестящим триумфом Агентства и они активно работают над этим. И в NASA очень сильны настроения, что Луна это бесперспективное отвлечение сил и времени”.

Битва между этими двумя направлениями скорее всего усилится когда NASA продвинется вглубь Солнечной системы. Сегодня сторонники освоения Луны боятся повторения той ситуации, которая сложилась после лунных запусков 1970-х годов.

“Если мы сможем поддержать экономику Земли с помощью внепланетной промышленности, то мы сможем создать экономическую среду, в которой миссии на Марс станут намного доступнее.- говорит Метцгер, сторонник позиции О’Нила. – “И мы предостерегаем, что если мы пойдем в Солнечную систему слишком быстро, и если мы пропустим наращивание промышленности в окололунном пространстве, то миссии на Марс может постигнуть печальная участь лунных миссий “Аполлонов”.

Что добывать и что продавать?

Даже среди последователей идей О’Нила, согласных с тем, что ресурсы Луны должны быть использованы, нет единого мнения о том, как же это сделать. Даже самый основной вопрос – что из нее извлекать и продавать, со временем изменился.

У Луны есть много привлекательных товаров, включая металлы для строительства, кремний для солнечных батарей и гелий-3, который может быть использован в гипотетических термоядерных реакторах. Раньше преобладающей идеей было добывать то, чего много на Луне и мало, но очень нужно на Земле. Добывать и отправлять на Землю, продавая там лунное сырье.

Но со временем возникла мысль, а что если деньги можно было бы делать, продавая товары для использования в космосе, а не таскать сырье на Землю. И выбор такого товара, который постоянно нужен в безвоздушном пространстве, был очевиден – это кислород.

Popularmechanics

“На Луне очень много молекулярного кислорода, а отправка кислорода на космические корабли с Земли стоит очень дорого.” – говорит Метцгер.

Идея состоит в том, чтобы добывать на Луне кислород для использования в качестве топлива и в системах жизнеобеспечения, а с Земли доставлять только водород (NASA рассматривает сейчас эту возможность). Причем такой вид добычи может осуществляться в любом месте на Луне, путем снятия с поверхности обогащенного кислородом слоя реголита. А сейчас появились реальные перспективы добычи и водорода тоже на нашем спутнике. Для этого надо искать большие залежи лунного льда, которые находятся в некоторых кратерах.

Решётчатая молекулярная структура льда и связанные с этим открытия – одни из очень значимых событий, которые произошли после прекращения программы “Аполлон”.

Теперь мы можем легко разделять воду на водород и кислород – наиболее эффективные химические пропелленты из известных. А значит, у нас есть ракетное топливо. Всё сводится к сбору льда и его переработке. На Луне побывал уже целый флот дистанционного зондирования. От новаторского зонда Клементины до современного лунного разведчика LRO. И они обнаружили огромные скопления льда внутри глубоких темных кратеров. А более десяти лет назад корабль под названием LCROSS специально сошел с орбиты и на скорости врезался в поверхность постоянно затененного кратера. Зонд, который шел следом проанализировал состав шлейфа, поднятого с поверхности кратера в результате удара. Датчики определили массу шлейфа и зафиксировали в его составе более 5% воды.

Так что там есть водяной лед и его там много.

Popularmechanics

Хотя у исследователей все еще есть много вопросов по этому поводу.

“Сейчас мы находимся в той стадии, когда идет переход от открытия к этапу определения характеристик и проверки.” – говорит Джули Стопар, штатный сотрудник Института Луны и планет, Хьюстон, США.

NASA недавно профинансировало новую серию небольших миссий, которыми будут заниматься молодые космические компании. Они отправят целую стаю роверов для исследования Луны.

Первая роботизированная экспедиция Commercial Lunar Payload Services (CLPS) должна быть отправлена в следующем году и далее будет еще несколько запусков с роботами. Лендеры будут оснащены манипуляторами для забора грунта и спектрометрами, чтобы можно было определять его химический состав. А транспортные роверы, такие как Moon Ranger, будут оснащены датчиками для измерения состава реголита, в том числе и для поиска воды.

Коронной миссией станет старт в 2022 году на Луну ровера VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover). Это роботизированный вездеход размером с автомобиль, оснащенная набором различного оборудования, включая дрель, поможет создать первую карту водных ресурсов Луны.

Popularmechanics

VIPER впервые предоставит самую точную на сегодняшний день информацию о распределении водяного льда на поверхности, его количестве, форме, условиях окружающей среды в области посадки астронавтов миссии Artemis (экипаж NASA) и в окрестностях.” – говорит Стопар. “Миссия Вайпера внесет ясность в то, что действительно ли полюс Луны выглядит как место, где мы можем высадиться и организовать поселение, или нет”.

Все запланированные экспедиции направлены на подготовку и поддержку в организации жилой лунной базы, но собранная информация будет также полезна добытчикам ископаемых на нашем естественном спутнике.

Есть предположение, что вода на Луну попала на астероидах, которые сталкивались с поверхностью. Если будут найдены подтверждения, то прогнозы о том, что находится внутри кратеров, будут значительно улучшены.

Продолжение следует.