Долгое время идея добычи ресурсов на Луне звучала как сюжет фантастического романа. Сегодня это уже реальные планы частных компаний и космических агентств. Среди них — стартап Interlune, за которым стоят солидные инвесторы. Главная цель — найти и добыть гелий-3. Это изотоп гелия, его считают ключевым для энергетики будущего, равно как и для квантовых технологий. Давайте посмотрим, что сейчас планируют и что из этих планов может получиться.
Топливо будущего или криогенный актив?
Гелий-3 практически не встречается на Земле, зато в реголите спутника Земли он накапливался миллиарды лет. Луна лишена магнитного поля и атмосферы, поэтому солнечный ветер, поток заряженных частиц от Солнца, свободно достигает ее поверхности. В этом потоке есть и атомы гелия-3. Постепенно они накапливались в верхнем слое грунта, и сейчас их немало. По оценкам аналитиков, на Луне может содержаться от 500 тысяч до 3 млн тонн этого изотопа.
Основное внимание гелий-3 привлекает как потенциальное топливо для термоядерных реакторов — о них мы недавно писали. В отличие от традиционной «ядерки», термояд не дает радиоактивных отходов, а это делает его идеальным для «чистой» энергетики. Но тут есть один большой нюанс. Технология термоядерного синтеза все еще не готова для коммерческого использования, реальные реакторы могут появиться лишь через десятилетия. Как говорится, «термояд будет через 30 лет, причем об этом говорили и 30 лет назад».
Более реальное применение гелия-3 — в криогенной технике. Этот изотоп позволяет охлаждать оборудование почти до абсолютного нуля — до 0,2 Кельвина. Такие температуры необходимы, например, для стабильной работы квантовых компьютеров. Компания Maybell Quantum уже подписала контракт с Interlune на поставку тысяч литров гелия-3 с 2029 по 2035 год для своих холодильных систем. Министерство энергетики США также сделало заказ — он должен быть выполнен к апрелю 2029 года. Мелочь, как говорится, а приятно.
Лунный реголит — это не только гелий-3. В нем содержатся железо, алюминий, титан, магний и кремний, основа для строительства баз на Луне. Стартап Lunar Resources разрабатывает технологии для извлечения этих металлов, чтобы производить солнечные панели, кабели и накопители энергии прямо на Луне. Это снизит зависимость от земных поставок и сделает базы автономными.
Еще один ценный ресурс — вода. Залежи льда, обнаруженные в затененных кратерах Южного полюса, можно разделять на водород и кислород для производства ракетного топлива. Это открывает перспективы для заправки космических аппаратов прямо на орбите Луны, что значительно удешевит миссии.
Но все же именно изотоп гелия приковывает к себе внимание крупных компаний и научно-исследовательских организаций разных стран.
Как добывать? Технологии и вызовы
Футуристичный харвестер, добывающий лунный реголит. Источник
Добыча ресурсов на Луне — задача не из легких. Реголит требует сложных технологий обработки. Interlune совместно с Vermeer разработала прототип экскаватора, способного перерабатывать до 110 тонн грунта в час, проникая на глубину до трех метров. Машина рассчитана на экстремальные условия: от +110 °C до -170 °C, вакуум и минимальное обслуживание.
Процесс добычи гелия-3 включает несколько этапов:
Сбор реголита. Экскаваторы собирают грунт, который затем транспортируется к перерабатывающим установкам.
Извлечение изотопа. Гелий-3 высвобождается путем нагрева реголита или воздействия на него резонансным электромагнитным излучением. Для получения всего 1 килограмма гелия-3 придется переработать от нескольких сотен тысяч до миллиона тонн лунного грунта.
Очистка и транспортировка. Interlune планирует очищать гелий-3 на Луне, чтобы минимизировать массу груза, отправляемого на Землю. Для доставки рассматриваются многоразовые ракеты SpaceX Starship или Blue Origin New Glenn Mk 2.
Технологии — не единственная проблема. Логистика транспортировки, высокая стоимость миссий и другие сложности создают серьезные барьеры. Понятно, что переработка миллиона тонн реголита требует огромных энергозатрат, а доставка даже небольшого количества гелия-3 на Землю — это дорогостоящий процесс. Одномоментно все это организовать невозможно.
Планы Interlune и других игроков
Interlune двигается к добыче гелия-3 постепенно, предложено несколько этапов. В конце 2025 года компания запустит миссию под названием Crescent Moon — орбитальное исследование Луны с помощью гиперспектральной камеры. Задача — найти участки, где в реголите может быть больше всего гелия-3, чтобы не копать вслепую.
В 2027 году стартует Prospect Moon — посадка модуля, который не просто «потрогает» лунный грунт, но и проверит, как работают технологии добычи в реальных условиях. Эта миссия входит в программу NASA CLPS, которая помогает коммерческим компаниям высаживать оборудование на Луну.
Если все пойдет как задумано, в 2029 году Interlune запустит Harvest Moon — этап полноценных работ на поверхности Луны. И, возможно, отправку проб гелия-3 на Землю. Тут все упирается в ракеты: если к тому времени Starship или New Glenn смогут доставить тяжелую технику на естественный спутник Земли, все будет хорошо. Если нет, ничего не получится.
Interlune не одинока в своих амбициях. Китай активно изучает возможности добычи гелия-3. Так, миссия Chang'E-5 в 2020 году доставила образцы грунта, в которых нашли новый минерал. Китайское космическое агентство продолжает активную лунную программу: ближайшие миссии направлены на изучение Южного полюса и подготовку к возвращению образцов. Японская Komatsu тестирует прототипы электрических экскаваторов, способных работать в вакууме и при низкой гравитации. А Индия заявила, что рассматривает возможность добычи гелия-3 к 2030 году — пока на уровне стратегии.
NASA также поддерживает реализацию проектов коммерческой добычи через программу Artemis и CLPS, предоставляя гранты и контракты. В 2015 году США приняли закон, разрешающий компаниям добывать ресурсы на внеземных объектах, что дало юридическую основу для таких проектов.
Несмотря на множество планов разных компаний и некоторые успехи, можно сказать, что до полноценной добычи на Луне еще далеко. Сейчас все это больше похоже на череду технологических проб и попыток в надежде нащупать рабочую модель. Интерес к гелию-3, металлам и воде в лунном реголите не случаен — за ним стоят конкретные технологии и бизнес-планы. Если предложенные решения Interlune и Vermeer окажутся работоспособными, все это перейдет из теории в практику.
Миссии в рамках CLPS и Artemis — это по сути первая проверка гипотезы, можно ли из лунной пыли сделать что-то полезное. Если все получится, у Земли появится новый источник ресурсов.