Китайские учёные сделали важное открытие, которое позволит решить проблему обеспечения будущих лунных поселений водой. Исследуя образцы лунного грунта, доставленные на Землю в рамках миссии «Чанъэ-5» (Chang'e 5) в 2020 году, учёные обнаружили в нём большое количество водорода. Учёные разработали методику по получению с его помощью водяного пара с дальнейшим получением из него достаточно большого объёма воды.

Источник изображения: CGTN

«После трех лет углублённых исследований <…> был обнаружен совершенно новый метод использования лунного грунта для производства большого количества воды, который, как ожидается, станет важной основой для проектирования будущих лунных научно-исследовательских станций и космических станций», — цитирует агентство Reuters сообщение китайской государственной телекомпании CCTV.

По словам исследователей государственной Китайской академии наук, содержащийся в минералах лунного грунта водород вступает в реакцию с другими элементами при нагревании до очень высоких температур, в результате чего на выходе получается водяной пар. Используя открытие китайских учёных, из одной тонны лунного грунта, можно получать около 51–76 кг воды. Этого достаточно для ежедневного обеспечения питьевой водой 50 человек.

Китайское космическое агентство планирует построить к 2035 год обитаемую станцию на южном полюсе Луны и к 2045 году запустить орбитальную космическую станцию.

Обнаруженная на Луне вода может использоваться не только для жизнеобеспечения будущих лунных поселений. Глава NASA Билл Нельсон (Bill Nelson) заявил в мае, что из обнаруженной на Луне воды можно будет создавать водородное ракетное топливо для полётов на Марс и освоения глубокого космоса.

Два бывших сотрудника Blue Origin, президент Роб Мейерсон (Rob Meyerson) и главный конструктор Гэри Лай (Gary Lai), основали компанию Interlune, которая займётся добычей гелия-3 на Луне, его транспортировкой на Землю и продажей. Компания была основана ещё в 2022 году, но громко заявила о себе несколько дней назад, сообщив о привлечении дополнительных $15 млн инвестиций.

Источник изображений: Interlune

Размеры финансирования на первый взгляд невелики, но последствия потенциально могут быть очень серьёзными. Дело в том, что несмотря на активное обсуждение «лунной экономики» большинство компаний, анонсировавших полёты на Луну, планируют продавать свои услуги участникам государственных контрактов. То есть никакого создания прибавочной стоимости не произойдёт и «оплачивать счета» в конечном итоге будет NASA. Эта «лунная лихорадка» во многом похожа на золотую лихорадку в Калифорнии, но без золота.

Сбор гелия-3 может изменить эту ситуацию, извлекая выгоду из ресурсов на Луне. Для добычи гелия-3 придётся решить немало технических задач. Необходимо разработать способ извлечения газа из лунного реголита — абразивного, каменистого и похожего на грязь материала с поверхности Луны. Затем гелий-3 нужно отправить на Землю, что на данный момент нереализуемо. Наконец, потребуется организовать большой и устойчивый рынок сбыта добытого изотопа на Земле.

NASA инвестирует десятки миллиардов долларов в программу «Артемида» по высадке людей на Луну, Мейерсон хочет использовать эти транспортные, энергетические и другие ресурсы, чтобы основать горнодобывающую компанию на Луне. «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он. — Есть клиенты, которые хотят купить его сегодня».

Гелий-3 — стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном. Он возникает в результате термоядерного синтеза на Солнце и затем переносится солнечным ветром. Однако магнитосфера Земли отклоняет этот поток частиц от планеты. Гелий-3 не встречается в природе на Земле и образуется в крайне ограниченных количествах в результате испытаний ядерного оружия, работы ядерных реакторов и других реакций радиоактивного распада. Поскольку Луна не имеет магнитосферы, считается, что в лунном реголите содержится большое количество газообразного гелия-3.

Один литр изотопа оценивается в несколько тысяч долларов. Мейерсон утверждает, что в ближайшем будущем появится значительный спрос на гелий-3 в индустрии сверхпроводящих квантовых компьютеров и в медицинской визуализации. В более долгосрочной перспективе существует потенциал для эксплуатации термоядерного реактора с гелием-3 в качестве топлива. Однако в научном сообществе существуют серьёзные сомнения по поводу жизнеспособности этого подхода.

По словам Мейерсона, одна из причин того, что использование гелия-3 в коммерческих целях не получило широкого распространения, заключается в его недоступности в коммерческих объёмах. Стабильные поставки изотопа будут стимулировать новые бизнес-планы и разработки.

Компания планирует в 2026 году получить образцы лунного реголита, измерить содержание в нём гелия-3, и освоить извлечение изотопа из лунного грунта. Эта миссия, скорее всего, будет выполняться в рамках одной из программ NASA по предоставлению коммерческих лунных услуг. Транспортировкой гелия-3 могут заняться SpaceX или бывшая компания Мейерсона Blue Origin, которая разрабатывает многоразовые лунные посадочные модули и системы транспортировки между лунной орбитой и Землёй.

Ключевая технология Interlune — это процесс добычи газа на Луне. Компании, вероятно, придётся переработать от десятков до сотен тонн лунного реголита для производства одного грамма гелия-3. Для этого Interlune разработала некое устройство, подобности о котором не разглашаются. Мейерсон называет его «энергоэффективным процессором». «Мы хотим запустить пилотный завод к 2028 году, а к 2030 году начать вводить в эксплуатацию и возвращать количество гелия-3 для поддержки рынков на Земле», — заявил Мейерсон.

Венчурная компания Seven Seven Six возглавила последний раунд сбора средств для Interlune. Инвесторы ожидают появления в ближайшем будущем рынка гелия-3 и видят значительный потенциал его развития, если добыча гелия-3 на Луне станет реальностью. По словам ведущего инвестора Seven Seven Six Кейтлин Холлоуэй (Katelin Holloway) «это может повлиять на моих детей или внуков. [То, что] делает Interlune, действительно убедительно, и осознание того, что это только отправная точка для гелия-3, меня действительно волнует».

Марсоход Perseverance выполнил отбор первых двух образцов марсианского грунта — пыли и мелких частиц с поверхности планеты, называемых реголитом. Хотя ровер NASA уже собрал 15 кернов пород Красной планеты в кратере Езеро и один образец атмосферы, изучение реголита имеет особенное значение для будущей колонизации. Все собранные образцы в будущем планируется доставить на Землю.

Источник изображения: NASA

Два образца реголита отобраны были 2 и 6 декабря. Если ранее материалы высверливались буром из местных камней, то для сбора реголита используется специальная насадка, не требующая сверления — она отбирает материал из дюн, нанесённых местными ветрами. Хотя большинство местных материалов представляют собой твёрдые фрагменты, в которых земные учёные будут искать следы жизни, исследователи уверены, что частицы реголита смогут стать ключом для понимания геологических процессов, сформировавших Марс в его нынешнем виде. Кроме того, изучение марсианской пыли очень поможет освоению планеты в будущем.

Дело в том, что реголит может воздействовать на оборудование — от солнечных панелей до скафандров. Мелкие частицы могут сыграть роль абразива, разрушающего механизмы, а более крупные и острые способны разгерметизировать скафандр, поэтому, нужно как можно больше знать о свойствах местных материалов. Например, местная пыль может оказаться не плотнее сигаретного дыма, из-за чего будет повреждено дыхательное оборудование астронавтов.

Кроме того, марсианский реголит может стать важным строительным материалом для будущих марсианских миссий. Он позволит дольше оставаться на местных объектах, защищая от безжалостной солнечной радиации, которая гораздо интенсивнее земной, поскольку у Красной планеты нет защитного магнитного поля. Впрочем, учёным предстоит предварительно выяснить, не содержит ли он токсичных элементов.

Когда образцы будут доставлены на Землю, ими займутся учёные NASA и Европейского космического агентства — им доступен гораздо лучший инструментарий, чем марсианским роботам.

Специальная насадка для сбора реголита была создана и протестирована в NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Имитация образцов состояла из вулканических пород, разбитых в довольно крупные осколки и мельчайшие крошки размером с пылинки. Учёные руководствовались снимками уже имеющегося реголита и данными, собранными в ходе предыдущих миссий.