5 мая 2025 года компания Interlune — стартап из Сиэтла — объявила о новом соглашении с Министерством энергетики США (DOE): к 2029 году они доставят на Землю гелий-3, собранный с Луны. В пресс-релизе, в котором сделка названа «историческим соглашением», поясняется, что «Interlune намеревается собрать три литра гелия-3 из лунного грунта и вернуть его на Землю для Министерства энергетики и других клиентов, используя полностью рабочую инфраструктуру своего экспериментального завода на поверхности Луны».

Основанная в 2020 году бывшими руководителями Blue Origin Робом Мейерсоном и Гэри Лаем, а также астронавтом «Аполлона-17» Харрисоном Шмиттом (единственным геологом, побывавшим на Луне), компания Interlune привлекла более 18 миллионов долларов венчурного финансирования. Их дорожная карта включает в себя роботизированные комбайны, демонстрационную миссию в 2027 году и опытный завод к 2029 году.

Пресса, как и следовало ожидать, ухватилась за метафору «лунной золотой лихорадки», предполагая, что на Луне находятся огромные, неиспользованные запасы, которые только и ждут, чтобы их расхватали. Но, несмотря на шумиху, наши знания об этих «богатых» лунных ресурсах на удивление скудны.

В то время как лунные ресурсы, вероятно, будут использоваться для будущих научных и правительственных миссий, крупномасштабная, экономически независимая коммерческая добыча остаётся сомнительным предприятием. Для двух наиболее часто упоминаемых ископаемых — гелия-3 и воды — наши данные разрознены, модели условны, а геологическое понимание в основном поверхностное (причём в буквальном смысле).

Концепция самоподдерживающейся лунной экономики понятна для таких хорошо изученных ресурсов, как солнечная энергия, реголит для строительства и кислород из лунного грунта, но с гелием-3 картина становится более туманной. Разрыв между научными данными и коммерческим маркетингом достаточно велик, чтобы потребовать трезвого, основанного на данных взгляда на то, что мы знаем — и чего не знаем — о самом популярном лунном товаре.

Гелий-3: мечта и реальные данные

Гелий-3, лёгкий изотоп гелия, выпадающий на поверхность Луны под действием солнечного ветра, является воплощением оптимизма в отношении лунных ресурсов. Сторонники гелия утверждают, что он может стать источником энергии для новой эры чистого ядерного синтеза, но научные оценки говорят о более скромных вещах.

Концентрации, измеренные в образцах, взятых с кораблей «Аполлон» и «Луна», сильно различаются — от 2 частей на миллиард (млрд^-1 или ppb) до 26 ppb (Schmitt, 2006 и 2020), часто с большими погрешностями. Фегли и Свиндл (1993) сообщают о среднем значении 4,2 ± 3,4 ppb, что означает, что погрешность составляет около 81% от значения. Это говорит о том, насколько приблизительным остаётся наше понимание.

Даже самое высокое измеренное значение, 26 ppb, очень мало. Это части на миллиард, а не на миллион, как ошибочно утверждают некоторые статьи в LinkedIn. Гелия-3 там немного — просто его на Луне больше, чем на Земле.

В целом запасы гелия-3 на Луне оцениваются в 100 миллионов — 1 миллиард килограммов, что подтверждено несколькими независимыми исследованиями и представляет собой верхний предел точности измерений.

Это количество превосходит примерно 100 кг гелия-3 на Земле и теоретически может служить топливом для чистой энергии в течение столетий. В исследованиях (Wittenberg et al. 1992; Schmitt 2006, 2020; Crawford 2016; Olson 2021) были смоделированы сценарии будущей добычи гелия-3 для земных дейтерий-гелиевых-3 (D-³He) термоядерных реакторов. Виттенберг и др. в 1986 году оценили запасы в 19 миллионов гигаватт-лет электроэнергии от лунного гелия-3.

Но эти прогнозы основаны на спекулятивных предположениях. В модели Олсона на 2021 год используется 20 ppb гелия-3 — оптимистичная цифра. Кроме того, эти исследования опираются на предположения об эффективности эксплуатации, обычно в диапазоне 50-75%. Это необходимые приближения, учитывая, как мало мы знаем о таких критических параметрах, как стоимость добычи, эффективность переработки и транспортная логистика от Луны до Земли.

Эти старые исследования также отражают их оптимистичную в отношении технологий эпоху. Например, в прогнозе Виттенберга от 1986 года предполагалось, что мы освоим термоядерный синтез гелия к 2010 году. Этого не произошло.

Реальный бизнес-кейс для гелия-3

Учитывая эти неопределённости и длительные сроки, частные компании, заинтересованные в гелии-3, не стремятся наладить производство энергии или двигательных установок. Они нацелены на небольшие объёмы материала, необходимые для тестирования и квантовых технологий.

Первым коммерческим клиентом Interlune стала компания Maybell Quantum, которая будет использовать гелий-3 в «современных рефрижераторах растворения, охлаждающих квантовые устройства до температуры, близкой к абсолютному нулю». Нынешние рефрижераторы растворения используют несколько десятков литров гелия-3, но по мере масштабирования квантовых систем потребность в нём может достигнуть сотен или тысяч литров.

«В гонке квантовых вычислений участвуют несколько различных технологий», — пояснил доктор Шейн Мэнсфилд, главный научный сотрудник французской фотонно-квантовой компании Quandela. Большинство из них (хотя и не все) требуют большого количества криогенной техники. Эти рефрижераторы растворения необходимы для сверхпроводящих квантовых процессоров, таких как в Google и IBM, где гелиевые ванны с изотопами He-3 являются стандартом. «Однако, — добавил он, — разумно предположить, что прогресс может миниатюризировать требования к охлаждению или что менее требовательные к ресурсам технологии могут занять лидирующие позиции». Другими словами, потребность в гелии-3 для квантовых технологий может оказаться не такой уж отчаянно большой, как некоторые думают.

Ещё одна ключевая деталь — цена гелия-3 на Земле. «Одна из причин, по которой люди считают добычу гелия-3 жизнеспособной, — говорит Крис Дрейер, профессор космических ресурсов в Колорадской школе горного дела, — заключается в том, что продажа килограммов продукта по нынешним ценам может покрыть расходы на миссию». Гелий-3 продаётся по цене около 20 миллионов долларов за килограмм. Для сравнения, кокаин в 2021 году стоил 30 тысяч долларов за килограмм. Неудивительно, что Interlune заявляет, что Министерство энергетики закупит 3 литра «примерно по сегодняшней коммерческой рыночной цене».

Частным компаниям в космосе выгодны очень лёгкие вещества с чрезвычайно высокой стоимостью на земном рынке. Именно поэтому такие фармацевтические компании, как Varda Space Industries и Redwire Space, сосредоточились на производстве лекарств в космосе, биопринтинге и тканевой инженерии — продукции достаточно лёгкой, чтобы минимизировать затраты на запуск, но достаточно ценной, чтобы их оправдать.

Возможно, настоящим ключом к взлому космической экономики станет гелий-3 для производства рекреационных наркотиков. Это и вправду может подстегнуть добычу ископаемых на Луне.

Итог

Гелий-3, скорее всего, останется нишевым криогенным инструментом, а не чудо-топливом — по крайней мере, пока. Если квантовые технологии опередят термоядерный синтез, мы можем исчерпать этот невозобновляемый ресурс ещё до того, как появятся реакторы, которым он нужен.

Геологическая служба США пишет об этом лучше всего: «Поскольку термоядерные реакторы находятся на стадии исследований, и неизвестно, будут ли они использовать [гелий-3] для производства энергии в промышленных масштабах в ближайшие 30 лет, нет особой необходимости в завершении официальной оценки [гелия-3] как лунного ресурса. Пока что [гелий-3] можно отнести к предполагаемым невосполнимым ресурсам».