Что нам даст умение добывать воду на Луне?

Разобраться в теме нам помогли:

В связи с научными прорывами в изучении Марса многие грезят о красной планете и даже строят планы по ее колонизации. Но Марс от нас бесконечно далек и его покорение требует огромных затрат. Гораздо ближе, доступнее и дешевле пытаться освоить Луну как полезный островок в космосе. Это тем более реально, что на естественном спутнике Земли уже нашли воду. Недавно ее наличие вновь подтвердил китайский посадочный модуль.

Находка воды в валуне, который показался из недр лунного грунта, выглядит как обещание большего. «Для ученых это определенная сенсация, которая намекает на то, что на глубине Луны могут быть источники воды. Может, пробурить Луну, а там окажутся воды озера, ледяные прослойки», — говорит об отчете китайцев Владимир Сурдин. Но эту воду очень трудно использовать, она внедрена в твердое минеральное тело.  

Настоящая вода на Луне содержится в виде льда на полюсах, в глубоком метеоритном кратере, куда никогда не заглядывают солнечные лучи. «Там вечная ночь, вечная темнота и вечный холод, — рассказал нам Владимир Сурдин. — Но других источников воды, кроме как полярная вода, на Луне нет в большом количестве. Так, чтобы не из камня ее выжимать, а растопить лед и пользоваться этой водой. Поэтому все сейчас нацелены на лунные полюса, особенно на южный, где вроде бы побольше воды. И мы туда хотим, и китайцы, и американцы, но пока никто еще не посадил туда космический аппарат. А когда посадят, не будет ли желания потом объявить территорию национальной собственностью и эксплуатировать?» Формально присвоить участок на Луне невозможно, есть международные договоры, которые это запрещают.

США уже заявляли о своих правах на естественный спутник Земли. В 2020 году президент Дональд Трамп подписал указ о коммерческой добыче ресурсов на Луне и других небесных телах, а в 2021 году был введен еще один закон «Один маленький шаг для защиты человеческого наследия в космосе» — ради защиты американских посадочных площадок на Луне и других артефактов, включая след ботинка Нила Армстронга.

Южный полюс, где больше всего воды, тоже изучали американцы. В 2009 году они специально уронили космический аппарат со станции LCROSS, он упал и вызвал взрыв по темному кратеру — оттуда вместе с грунтом взвились вверх пары воды. Так ученые убедились, что вода на полюсах действительно есть, но она прячется под грунтом. «Это как у нас в Сибири есть вечная мерзлота — минеральная порода, пропитанная водой, — поясняет Владимир Сурдин. —  Но это все равно вода: нагрел ее, почистил, пофильтровал, можно пить и использовать — для ракет, например. Можно поставить там станцию, научную базу, как у нас в Антарктиде. Ученые должны там работать. Луна интересна как самостоятельное небесное тело, которое мы только начали исследовать, наука к нему только прикоснулась. Ее еще не бурили, не сверлили, мы не знаем, что там внутри, и даже не знаем, какие там полезные ископаемые. Это чисто научный объект, который надо исследовать».

Российская лунная программа все время откладывается. По последним данным, первая посадочная миссия со времен СССР должна улететь на Луну в этом году. «Надеемся, что откладываться больше ничего не будет и неприятностей в НПО Лавочкина не произойдет, там уже высокая степень готовности, что позволяет верить в то, что в этом году «Луна-25» улетит», — рассказал нам Алексей Малахов.

Как и последняя советская «Луна-24», новая миссия будет включать в себя поиски воды. «Лунный манипуляторный комплекс ЛМК — это по сути большой экскаватор, который будет копать на глубине десятков сантиметров, — рассказал Малахов. — Также есть нарезатор грунта, то есть мы будем загружать грунт, вставлять его в приборы, анализировать на водород. Если вода есть, мы ее посчитаем. И есть еще один прибор — нейтронный спектрометр, который в районе посадки будет мерить содержание водорода в грунте на глубине до метра».

Зачем нам вообще вода на Луне? Алексей Малахов назвал два очевидных ответа: вода нужна для жизнедеятельности человека и для ракетного топлива. Имея водород, можно изготовить топливо прямо на Луне, чтобы оттуда улететь.

Американцы не раз объявляли о планах добывать гелий-3 на Луне, а это почти идеальное топливо для термоядерных реакторов. На Земле его почти нет, а на спутнике, по разным данным, от 1 до 10 млн тонн. В США уже подсчитали, что эти ресурсы могут обеспечить землян энергией на 5000 лет вперед. Может быть и нам стоит подумать о добыче гелия-3?

«Тут есть заковырка, — говорит Алексей Малахов. — Гелий-3 заносится с Солнца вместе с солнечным ветром и является альтернативным источником энергии. Чисто теоретически создать достаточно эффективный реактор с использованием гелия-3 возможно. Хотя там есть технические сложности, которые просто пока никто не решал, потому что на Земле гелия-3 нет».

Есть еще одна большая проблема — количественная. Чтобы добыть гелий из лунного реголита, потребуется просеять сотни тонн грунта. Если для термоядерной реакции нужна одна тонна этого изотопа, то придется переработать 100 млн тонн лунного грунта на участке площадью 20 км² и на глубину 3 м.

«Чтобы этот гелий достать, нужно через какую-то машину эти тонны реголита пропустить, — объясняет Малахов. — И несмотря на то, что гелий-3 значительно энергоемок, все равно экономику и реализуемость этого способа энергии надо, как минимум, просчитать. Я не уверен, что это жизнеспособная история по сравнению с той же солнечной энергией». Добывать солнечную энергию на Луне — просто и дешево, и это наверняка пригодится будущим лунным поселенцам.

«Человеку нужно учиться находиться в дальнем космосе длительное время, — говорит Алексей Малахов. — Все, что мы сейчас делаем с точки зрения пребывания в космосе — это МКС. А Луна — это такой очень удобный полигон, до которого лететь несколько дней, в отличие от Марса. Да, на Луне нет атмосферы, там плохо с температурой, но это очень близко, и в этом есть свои преимущества».

По словам специалиста, Луна может стать не только базой для научных экспериментов, альтернативой МКС и местом размещения радиотелескопа, где вдали от земных шумов можно будет слушать Вселенную. Она способна дать землянам совершенно новый опыт: на Луне человек может учиться строить базы, разрабатывать технологии новых роверов, космических костюмов, которые требуются для дальнего космоса и для пребывания на поверхности других планет.

«Одна из основных преград, из-за которых мы до сих пор не находимся в дальнем космосе — это радиация, — говорит Малахов. — Куда не сунься за пределы магнитосферы, можешь начинать отсчитывать месяцы до неминуемой лучевой болезни. А на Луне можно учиться жить с радиацией». То есть можно строить и тестировать укрытия и средства защиты, которые сейчас есть только на бумаге.

Некоторые мечтают об использовании Луны как пересадочного пункта на Марс и дальше, потому что взлетать с нее значительно проще, чем с Земли. «Но тут тоже есть свои заковырки, — говорит Малахов. — Ведь все равно с Земли надо уйти, а если уже улетел с Земли, то почему бы напрямую не улететь на Марс? Нужно взвешивать все "за" и "против", смотреть, что проще».

По мнению Сурдина, как база для дальних миссий Луна вряд ли будет полезна. «Потому что надо сесть на Луну, а потом взлететь с Луны, это требует больших запасов топлива», — поясняет эксперт. Но люди об этом думают, как и о строительстве постоянной станции на спутнике Земли.

«Про станцию на Луне все думают и все говорят, — подтверждает Алексей Малахов. — В Федеральной космической программе лунной станции сейчас нет, но она [программа] до 2025 года. Роскосмос и Совет РАН по космосу, конечно же, об этом думают. Все понимают, что это важно и необходимо. И мы обязательно к этому придем. Потому что космос мы развиваем исторически. Развиваем как страна и как человечество. А находиться в дальнем космосе проще всего начинать с Луны».