Человечество готовится перекопать поверхность Луны ради редчайшего изотопа, без которого рискуют забуксовать квантовые компьютеры на Земле. Частные стартапы уже конструируют лунные экскаваторы, однако независимые ученые предупреждают: промышленная добыча этого газа напоминает попытку соскоблить тонкий слой граффити с кирпичной стены.
С тех пор как космические агентства разных стран (и примкнувшие к ним частники) возобновили лунную гонку, главным объектом вожделения традиционно считался водяной лед в глубоких темных кратерах. Лед — это вода для будущих астронавтов и сырье для ракетного топлива. Проблема в том, что для земной экономики лунная вода абсолютно бесполезна.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Как отмечает лунный геолог Клайв Нил, если мы хотим, чтобы колонизация Луны начала приносить реальную коммерческую прибыль, нам нужен другой товар. И этот товар — гелий-3. «Именно там лежат настоящие деньги», — уверен исследователь.
Гелий-3 — это стабильный изотоп гелия, у которого в ядре не хватает одного нейтрона по сравнению с обычным, «воздушным» гелием-4. На Земле оба изотопа встречаются, но в кардинально разных пропорциях. Гелий-4 постоянно образуется в мантии при распаде урана и тория, поэтому его относительно много. А вот земные запасы гелия-3 возникли еще в первые минуты после Большого взрыва. При формировании нашей планеты они оказались наглухо заперты глубоко в ее недрах. Наружу через вулканы или газопроводы просачиваются лишь крошечные, неуловимые порции.
В итоге почти весь доступный нам сегодня гелий-3 — это побочный продукт обслуживания ядерного арсенала (он образуется в результате радиоактивного распада трития). В год во всем мире «добывается» всего несколько килограммов этого вещества, а цена за один килограмм сейчас достигает астрономических 20 миллионов долларов.
Почему он так дорого стоит? Гелий-3 — непревзойденный хладагент. В составе так называемых рефрижераторов растворения он позволяет охлаждать процессоры квантовых компьютеров до температур на микроскопические доли градуса выше абсолютного нуля. Без него передовые квантовые вычисления физически не смогут масштабироваться. Кроме того, гелий-3 критически важен для современных аппаратов МРТ, детекторов для поиска контрабандных ядерных материалов, а в перспективе рассматривается как идеальное экологически чистое топливо для термоядерных реакторов.
О том, что Луна может быть сокровищницей гелия-3, ученые догадались еще в 1970-х годах, когда обнаружили этот изотоп в образцах грунта, привезенных астронавтами миссий «Аполлон». Недавно эти данные подтвердили и китайские роботизированные аппараты серии «Чанъэ», собравшие реголит как на видимой, так и на обратной стороне нашего спутника.
В отличие от Земли, у Луны нет ни плотной атмосферы, ни спасительного магнитного поля. Миллиарды лет она впитывает солнечный ветер — поток заряженных частиц, летящих от Солнца. Планетолог Сара Рассел объясняет: «Солнечный ветер буквально распыляет гелий-3 по всей лунной поверхности».
Особенно хорошо этот газ задерживается в ильмените — лунном минерале, состоящем из железа, титана и кислорода, которым богаты лунные «моря» (темные участки древней застывшей лавы). Ильменит работает как молекулярная губка, удерживая частицы солнечного ветра эффективнее любой другой лунной породы.
Чтобы найти идеальное место для будущей шахты, нужно составить минералогическую карту, найти залежи ильменита ближе к экватору и убедиться, что они подвергались интенсивному солнечному облучению. Свою лепту вносят и метеориты. Микрометеориты постоянно бомбардируют Луну, механически «вспахивая» реголит. С одной стороны, энергия удара выбивает ценный газ из породы. С другой — постоянное перемешивание слоев позволяет закапывать обогащенный гелием грунт на глубину до нескольких метров, консервируя его и подставляя солнцу свежие породы. В результате, по оценкам ученых, в лунной пыли может скрываться порядка миллиарда килограммов гелия-3.
Звучит как готовый многотриллионный бизнес-план, и частный сектор уже начал действовать. Стартап Interlune, основанный в 2020 году, в партнерстве с производителем промышленной техники Vermeer уже представил прототип лунного экстрактора. Аппарат задуман так, чтобы автономно пережевывать по 100 метрических тонн лунного грунта в час. В мае 2026 года NASA даже выделило компании 6,9 миллиона долларов на доработку технологий захвата летучих газов.
Сейчас стартап создает в лаборатории искусственный аналог лунного реголита, насыщает его гелием-3 и тестирует на нем свои методы «выпаривания» изотопа. Уже в 2028 году Interlune планирует запустить роботизированную миссию Prospect Moon с масс-спектрометром и манипулятором, чтобы впервые в истории продемонстрировать процесс добычи непосредственно в условиях космоса.
Готовятся к разведке и государственные агентства. NASA планирует отправить на Луну ровер VIPER с мощным буром и спектрометрами, а Япония и Индия готовят совместную лунную миссию LUPEX (запуск также намечен на 2028 год). Их задача — провести «наземную верификацию» того, что орбитальные зонды пока видят только издалека.
Увы, в красочных презентациях стартапов процесс добычи выглядит слишком уж гладко. Сара Рассел охлаждает пыл энтузиастов меткой аналогией: концентрация гелия-3 в реголите настолько ничтожна, что извлекать его — «все равно что пытаться добывать краску, распыленную по стене».
Чтобы получить чистую прибыль, недостаточно просто нагреть пыль. Пол ван Сусанте из Мичиганского технологического университета подчеркивает: как только вы докажете, что это возможно технически, процесс придется масштабировать, а затем еще и придумать, как отделить гелий-3 от всех остальных попутных газов. И это, по его словам, крайне нетривиальная задача.
Более того, возникает экологический вопрос: готовы ли мы превратить Луну в гигантский промышленный карьер со шрамами, которые будут видны с Земли в телескоп? Глава Interlune Роб Мейерсон уверяет, что их добыча будет деликатной: аппараты снимут только верхние три метра грунта, извлекут газ, а после себя оставят поверхность, похожую на аккуратно «вспаханное сельскохозяйственное поле». Звучит утешительно, но как на самом деле справиться с абразивной, липкой и статичной лунной пылью, которая славится своей способностью убивать любую механику — не знает пока никто.
И, наконец, остается вопрос возобновляемости. Исследователи надеются, что гелий-3 на поверхности может пополняться свежим солнечным ветром. Но если на «перезарядку» слоя уходят столетия, индустрии квантовых вычислений это вряд ли поможет. Да и нынешний администратор NASA, миллиардер Джаред Айзекман, настроен довольно скептично. В недавних заявлениях он отметил, что добыча ресурсов на астероидах в конечном итоге может принести куда больше практической пользы, чем попытки «пылесосить» Луну ради гелия.
Лунная золотая лихорадка имеет под собой твердую научную базу, но сталкивается с колоссальными инженерными преградами. До сих пор никто не смог добыть на нашем спутнике ни одного атома этого вещества. Но если у кого-то это получится, правила игры на Земле изменятся навсегда — а в арсенале человечества появится первый действительно коммерчески оправданный повод остаться на Луне навсегда.
Основано на статье: Can helium-3 create a ‘gold rush’ on the moon? | Scientific American
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Ядро Земли может скрывать огромный резервуар первичного гелия
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.