Чтобы строительство и развитие крупных лунных баз стало возможным, их необходимо обеспечить местным производством. Стройматериалы — один из самых очевидных первых шагов: лунный реголит уже находится под ногами и может использоваться для создания различных конструкций и материалов.
Однако любая лунная инфраструктура, в том числе и производство стройматериалов, столкнется с проблемой. Ему нужно большое количество энергии. Привозить же целую солнечную электростанцию, чтобы делать кирпичи — не самая разумная стратегия. Куда оптимальнее потратить эту же энергию на производство солнечных панелей, энергия которых далее понадобится для масштабирования всей последующей лунной инфраструктуры.
В таком случае возникает вопрос. А точно ли можно производить солнечные панели непосредственно на Луне, используя местные ресурсы?
Давайте разберемся, какие проблемы приходится решать исследователям и компаниям, пытающимся реализовать эту идею.
Что есть на Луне для производства солнечных панелей?
Лунный реголит — это смесь минералов, содержащих множество полезных химических элементов. Из тех, что непосредственно связаны с производством солнечных элементов и их конструкцией:
Кремний — основа большинства современных солнечных элементов, а также основной компонент для производства стекла.
Алюминий — металл с хорошей электропроводностью, который может использоваться для токосъемников и проводки.
Кроме них, реголит содержит в значительных количествах кислород, железо, титан, кальций и другие элементы, которые потенциально могут найти применение в производстве.
Главная проблема заключается в том, что эти элементы находятся в составе минералов, а не в виде готового сырья. Чтобы использовать их по отдельности, реголит необходимо переработать и разделить на нужные компоненты. И это уже нетривиальная технологическая задача.
Самый очевидный способ научиться производить что‑либо из лунного реголита — сначала воспроизвести этот процесс на Земле. Для этого используют реголитные симулянты — искусственные материалы, состав и свойства которых подбираются под реальные образцы лунного грунта, доставленные экспедициями Apollo (реголитные симулянты, кстати, отдельная кроличья нора, подробнее о них есть у нас в канале).
При производстве высокотехнологичной продукции на Земле широко используются кислоты, щелочи, растворители и специальные технологические газы. На Луне нет земной химической инфраструктуры и стоит под вопросом возможность ее там воспроизвести. Поэтому многие исследователи пытаются разработать процессы, которые требуют как можно меньше привозных реагентов.
Отсюда возникает сразу несколько вариантов того, как построить такое производство.
Как можно превратить реголит в солнечную панель?
Один из вариантов — вообще отказаться от сложной химии и использовать преимущественно физические и электрохимические процессы. В этом случае реголит сначала перерабатывают, извлекая из него необходимые элементы, а затем используют их для производства компонентов солнечной панели.
С этим подходом, например, работают исследователи из Хьюстонского университета США[1], разрабатывающие концепцию полного производственного цикла солнечных панелей из лунного реголита.
Более конкретный пример такого пути сегодня дает Blue Origin[2]. В 2021 году компания начала проект Blue Alchemist, задача которого — научиться превращать лунный реголит в материалы, необходимые для создания энергетической инфраструктуры на Луне.
Первой проблемой для них стало само извлечение полезных элементов. На Луне они находятся не в виде готовых металлов, а связаны с кислородом в составе минералов. Поэтому Blue Origin остановилась на электролизе расплавленного реголита. Реголит нагревают примерно до 1600 °C, после чего через расплав пропускают электрический ток. В результате кислород отделяется от железа, кремния и алюминия. При этом кислород становится отдельным полезным продуктом, а не отходом.
Но получить кремний — лишь половина задачи. Для солнечных элементов требуется материал очень высокой чистоты. Blue Origin разработала собственный метод очистки и заявляет, что получает кремний чистотой более 99,999%. Это ниже 6N–7N (99,9999–99,99999%), которые обычно используют для современных солнечных элементов. Однако повторить такую степень очистки на Луне может оказаться неоправданно сложно и дорого, что приводит к снижению планки пригодного для использования качества.
Затем команда перешла непосредственно к солнечным элементам. Уже с 2024 года из симулянта лунного реголита Blue Origin производит солнечные элементы, токопроводящие провода и защитное стекло. По заявлению Blue Origin, последнее должно защищать солнечные элементы от лунной радиации более десяти лет.
Так постепенно Blue Alchemist превратился из эксперимента по извлечению отдельных материалов в полноценную производственную цепочку.
К 2025 году по заявлениям проект прошел критический анализ, после чего Blue Origin перешла к подготовке следующего этапа — автономной демонстрации всей цепочки в условиях, имитирующих лунную среду. Вероятно, уже в этом году у компании получится проверить, сможет ли система самостоятельно принять реголитный симулянт на входе и выдать на выходе готовые солнечные элементы, провода и другие продукты.
Получается, Blue Alchemist сегодня является одним из наиболее комплексных подходов к построению солнечной энергетики на Луне: компания пытается связать добычу сырья, его переработку, получение кремния и изготовление самого солнечного элемента в единый производственный цикл.
Но у этого пути есть проблема — высокая температура обработки, что сильно усложняет производство.
Специалисты из Maana Electric[3] решили организовать процесс получения кремния на основе электрохимических процессов в расплавах солей. Это позволило снизить рабочую температуру с 1600°C до менее 1000°C.
И это не единственное отличие их подхода. Ведь если для Blue Origin этот вопрос сейчас скорее исследовательский, то для Maana он имеет совершенно иное значение.
Эта компания была основана в Люксембурге в 2018 году Йостом ван Оорсхотом. До этого он работал в космическом секторе. Но когда Люксембургское космическое агентство объявило о €200 млн инвестиций в их программу «космические ресурсы», это стало поводом для переезда и создания Maana.
Компания изначально создавалась для местного изготовления солнечных панелей, у них не было дополнительных источников дохода. Потому они приняли необычное решение: использовать принцип ISRU (In Situ Resource Utilisation, производство из местных ресурсов) не только на Луне, но и на Земле..
Так появилась концепция TerraBox — автоматизированной фабрики, которую можно доставить в пустыню и использовать для производства солнечных панелей из песка. Это помогает сэкономить значительные средства на логистике солнечных панелей от завода до солнечной фермы. Ее лунным продолжением должна стать LunaBox — система, способная перерабатывать реголит и производить из него солнечные панели непосредственно на поверхности Луны.
2024 год для Maana стал ключевым. Тогда компания смогла показать не отдельный процесс или компонент, а работающий солнечный элемент с успешным использованием кремния, полученного из песка с помощью ее собственной технологии. Характеристики фотоэлементов были подтверждены при участии Национальной лаборатории возобновляемой энергетики США. Следующим этапом компания называла объединение этой технологии с производством стекла из обогащенного реголита.
Однако даже такой подход не обязательно означает, что на Луне придется извлекать каждый материал отдельно.
Исследователи Потсдамского университета[4] и Технического университета Берлина рассматривают возможность изготавливать на Луне стеклянную подложку и корпус солнечной панели, а сам фотоэлемент доставлять с Земли. В их концепции используются перовскитные солнечные элементы: тонкий слой материала позволяет получить большую площадь панели при относительно небольшой массе перевозимого сырья. По их расчетам, 1 кг перовскитов покроет 400 м² панелей (про перовскиты тоже у нас в канале).
Похожую стратегию выбрали и исследователи Китайской академии наук[5]: значительную часть материалов предполагается получать непосредственно из реголита, импортировать же предполагается только необходимые для эффективной работы солнечного элемента легирующие добавки.
Такие компромиссные подходы помогают значительно сократить объем производства, который необходимо развернуть на Луне. И это может оказаться особенно важным на первых этапах освоения спутника: необязательно сразу строить завод, способный самостоятельно производить абсолютно каждый компонент.
Но есть и еще более радикальный вариант — вообще не разделять реголит на отдельные материалы там, где это возможно.
Именно так решили поступить JPM Silicon[6] и Технический университет Берлина. В их подходе кремний не извлекают из реголита отдельным этапом.
В 2022 году под патронажем Германского космического агентства начался проект SoMo. В нем TU Berlin отвечает за работу с реголитом и производство стеклянной подложки, а JPM Silicon — за получение кремниевого слоя и изготовление солнечного элемента.
Логика здесь такая: сначала симулянт лунного реголита плавят и превращают в стекло. Таким образом, реголит становится не только источником кремния, но и самой подложкой будущего солнечного элемента. Затем содержащийся в стекле диоксид кремния преобразуют непосредственно в фотоактивный слой металлического кремния.
Но это еще не полностью самостоятельный процесс, потому что для восстановления кремния необходим алюминий. Он содержится в реголите и его можно выделить по технологиям тех же Blue Origin, однако JPM Silicon пока не заявляли о том, что они собираются с этим делать. По этой причине алюминий сейчас стоит рассматривать как потенциально импортируемый с Земли материал.
В 2024 году TU Berlin сообщила о создании полностью функционального солнечного элемента с использованием симулянта лунного реголита.
Таким образом, у исследователей и компаний сегодня фактически есть несколько уровней локализации производства: от доставки части готовых компонентов с Земли до попытки получить из реголита все необходимые материалы.
Насколько это близко к лунному производству?
На Земле уже продемонстрированы работающие солнечные элементы с использованием материалов из реголитного симулянта. При этом проекты находятся на разной стадии: Blue Origin ближе всего подошла к полному производственному циклу, Maana Electric — к отработке способа получения кремния, а JPM Silicon и TU Berlin — к сокращению самой производственной цепочки.
Но ни один из этих подходов пока не вышел за пределы земных лабораторий. Остается неизвестным и КПД получаемых фотоэлементов: открытых данных по этому показателю недостаточно для объективного сравнения технологий.
Главная задача теперь — объединить отдельные процессы в единую надежную систему. На Луне оборудование должно работать в вакууме, выдерживать большие перепады температур и годами перерабатывать абразивный реголит. Для электрохимических процессов дополнительно потребуется удерживать и возвращать в цикл расплавленные соли, использовать устойчивые к агрессивной среде электроды и надежно отводить кислород. Пониженная гравитация также повлияет на поведение расплавов и газовых пузырьков.
Наконец, производство должно быть максимально автоматизировано. В отличие от земного завода, лунную установку нельзя постоянно обслуживать или снабжать расходными материалами с Земли. Поэтому чем меньше вмешательства человека и внешних поставок требует система, тем лучше она подходит для реального лунного производства.
Комментарии (31)
Radisto
22.09.2026 14:01Мне кажется, натыкать тонких поворотных зеркал (атмосферы нет - фольгу не сдует, пара дырок от микрометеоритов в гот не испортят, привод прикопать) и "зайчиками" греть мишень генератора (Стирлинг там какой или герметичную турбину на парах) будет проще, чем пытаться солнечные батареи на Луне сделать (это и на Земле требует огромного завода с невакуумной атмосферой). И тепла много (а там много просто на обогрев уйдет, можно тепло сразу в виде тепла получить и в дюаре расплав хранить - вакуум бесплатный)
Rsa97
22.09.2026 14:01Для любого теплового двигателя нужна вторая сторона - холодная. И придётся либо строить огромные радиаторы в тени, либо забуриваться вглубь и сбрасывать тепло в породу.
А для хранения расплава нужен будет сосуд из материала, выдерживающего высокую температуру, чтобы он сам не расплавился и не деформировался от нагрева.
avshkol
22.09.2026 14:01Проблемой станет пыль, которая сведёт к 0 КПД панелей. Её придётся сдувать, для этого нужно будет иметь в достаточных количествах какой-то газ. А это ещё одно производство плюс компрессоры и трубки...
ceresian
22.09.2026 14:01Откуда на Луне пыль?
Я конечно считаю, что кроме самого первого этапа лунной программы солнечные панели это идиотизм.
Но пыль на Луне как проблема? Там не атмосферы, нечем ее переносить. Она летит по балистической траектории и достаточно отдалить батареи и пыль до них не долетит.
Wizard_of_light
22.09.2026 14:01Там своя фишка - поверхность заряжается солнечным ветром, и мелкая пыль начинает летать под действием электростатических сил.
ceresian
22.09.2026 14:01Потери на уголковых отражателях Аполлона около 5% в год. Можно пережить.
Тем более мой предпочитаемый проект, это солнечные концентраторы отражатели - фольга на рамке. Чем это чистить проще новые намотать.
Ну или если эта мелкая пыль напрягает. Катать сборщика пыли электростатического.
Ой какой сборщик, это против моей идеалогии, слишком сложно.
У нас есть фольга и даже использованая. Застелить ей грунт вокруг, взлетать нечему, и надолго забыть о пыли.
Короче схема. зона вокруг зеркал на ширину 50 метров покрывается фольгой. Сами зеркала располагаются не на поверхности, а на высоте допустим 5 метров, что бы долетало меньше. И этим значительно снижаем поток пыли.
Правильные цифры пусть считают умные люди.
Ну и так и быть , солнечные батареи тоже можно так же защитить.
mz_1350
22.09.2026 14:01На Земле пузырьки кислорода при электролизе расплавленного реголита всплывают и отводятся во многом за счёт архимедовой силы, которая прямо пропорциональна g. При гравитации в 6 раз меньше пузырьки будут всплывать медленнее, дольше зависать в расплаве, слипаться в более крупные и хуже предсказуемые полости — а значит, менять эффективную вязкость и теплопроводность расплава, мешать равномерному нагреву и потенциально засорять электроды.
Так и не понял из статьи, ребята занимаются моделированием этого процесса в невесомости и вакууме?
ceresian
22.09.2026 14:01Нет ответа на главный вопрос , зачем на Луне солнечные батареи? Банкротить луную програму?
Наклепать тупейших стерлингов и алюминивых генераторов электричества и пользоваться премуществом огромных площадей. Тень для радиатров создается зонтиком, у НАСА есть проекты.
Ну и у стерлинга цифры цикла Карно можно двигать солнечными концетраторами. Пофиг что вокруг 200 градусов, когда в на горящей стороне отражателями делается 1000 .
800 градусов разницы.
LeToan
22.09.2026 14:01Какие грандиозные планы. А они учитывают прибавочный продукт уменьшающегося населения Земли?
teecat
22.09.2026 14:01Они не учитывают вес техники, горючего, запчастей и прочего для строительства хотябы маленького заводика, выпускающего при этом продукт стабильного качества. Для колонии даже не замкнутого цикла, а просто такой, которая может в случае чего месяца три прожить - натащить надо скорее всего миллионы тонн. Это не орбитальная станция, тут надо и медицину поднять и зоны отдыха построить.
ИИ оценил так - "Для строительства небольшого завода (площадью 1000–3000 м²) совокупная масса всей привлеченной техники составит от 450 до 850 тонн". К этому надо добавить строительные материалы для строительства завода, жилой и вспомогательной инфраструктуры, топливо, запчасти...
Доставить же такое на Марс...
ceresian
22.09.2026 14:01Ну а оценка НАСА 100 тонн, для полной саморепликации.
teecat
22.09.2026 14:01Вопрос исключительно масштаба производства. Какой объем товара на выходе нужно получить. Если в лабораторных масштабах - счет оборудования будет в тоннах. Если нам надо производить цемент для строительства лунной базы в десятках кубометров ежедневно и со стабильным качеством - потребуется куда больше
Поэтому вопрос - что мы хотим сделать на Луне? Обустроить стабильно работающую базу со всей требуемой инфраструктурой и заводом для производства гелия на экспорт (а больше ничего вроде нужного на Луне нет) или некую систему саму в себе, обслуживаемую прилетающими вахтовыми бригадами. Например какой телескоп на обратной стороне Луны
ceresian
22.09.2026 14:01если есть репликация, то выход на тонны, килотонны и мегатонны это вопрос циклов репликации
Rsa97
22.09.2026 14:01Репликация электроники на Луне (да и вообще в маленькой колонии)? Разве что на уровне реле и радиоламп.
ceresian
22.09.2026 14:01И в чем проблема? будет шкаф вместо микросхемы. Места пока на Луне много.
Rsa97
22.09.2026 14:01Проблема в габаритах, энергопортеблении, тепловыделении и надёжности. Попробуйте собрать на радиолампах аналог, хотя бы, 8086 (29000 транзисторов). Добавьте оперативную память, те 640 Кб, которых хватит всем, на ферритовых кольцах, ПЗУ на тех же ферритах или перемычках, перфоленты или перфокарты в качестве носителей.
А потом сделайте на такой базе управление, скажем, автономным погрузчиком или грузовиком. Да, и камеры там будут тоже на видиконах или иконоскопах.ceresian
22.09.2026 14:01А оно точно такое нужно? Автономное? Производственная база не автономна по управлению. Управление скинуть на Землю/начальный вычислительный центр. А там оставить только электронику передачи сигналов.
И камеры. На Луне один раз видео территории снять, а потом , там же ничего не происходит. Можно жить на радарах.
Rsa97
22.09.2026 14:01Управление с Земли? С задержкой 6 секунд? Попробуйте так поуправлять каким-нибудь станком. Токарным, например, или фрезерным. А та же МЭСМ на 6000 лампах со скоростью всего 5000 целочисленных операций в секунду занимала 60 квадратных метров.
Радары? Можно. Только всё равно понадобится управляющий процессор. А он ламповый.ceresian
22.09.2026 14:01Вот поэтому я бы старался отказаться от деталей требующих сложную обработку. Поставив на достаточно примитивную технику с минимальной пост обработкой.
Да я в курсе что кпд качество надежность страдает. Но ускорение процесса только после периода медленной испытательной эксплуатации.
Rsa97
22.09.2026 14:01Примитивная техника - это хорошо. Но на одних шестерёнках и пружинах вы вряд ли сделаете робота, способного собрать и переплавить руду, изготовить шестерёнки и собрать нового робота.
teecat
22.09.2026 14:01Еслиб было так все просто, то на Земле давно бы уже завозили на площадку какой модуль, а он уже разворачивался до завода. Но увы и ах. Сначала надо туда проложить дорогу (своя техника). Дорогу выровнять и утрамбовать. Да еще привозными материалами, а не местной пылью. Проселки они для техники убивающи. Потом площадку выровнять, ибо станки и прочее оборудование должно стоять ровно, а не как бок на душу положит. Да еще желательно тоже пол какой и крышу сделать. Не, в войну в чистом почти поле СВТ делали, но и качество было сооответствующее
Это все в модуль репликации не входит, надо привезти отдельно.
Далее пусть супер модуль. Но стопудово не один, а несколько - для различных моделей станков и оборудования. Правда я сильно подозреваю, что такие модули это очень-очень далекое будущее, так как изготовление даже станины станка это весьма и весьма не просто
Но в любом случае для саморепликации нужны материалы. Ибо на луне пока шахт и обрабатывающих производств нет. Надо 1000 тонн стали для станков? Вынь и положь всю нужную номенклатуру сталей. А их там не одна. И молчим про закалку, цементирование и тд и тп. Ибо теже резцы (редиски!) имеют свойство тупиться и изнашиваться
ceresian
22.09.2026 14:01На Земле есть погода , коррозия, жизнь и крышей из фольги не обойтись.
И дороги на Луне будут другими, но это отдельная тема. Вес в одну шестую даст некоторые возможности.
На Луне шахты пока не нужны, есть места где материалы на поверхности лежат.
Да там будем сидеть не в 21 веке, а скорее в 60-х. Но для базовой промышленности этого достаточно, а потом когда металла и строй материала будет достаточно , и будем выходить на современный уровень.
teecat
22.09.2026 14:01Чистые железо, алюминий, кремний и тд лежат? Не верю. С примесями и вперемешку с породой стопудово. И скорее всего в составе минералов. И не в одном месте все. Тоесть строить дороги до месторождений, собирать, очищать, обогащать
Опять же не материалы лежат, а химические вещества.
Плюс теже стали и чугун это не механическая смесь железа и углерода, а хитрые структуры, да еще прошедшие спец обработку. Плюс там еще всякие спец примеси нужны, чтобы получился хоть бы простейший 30ХГСА.
Тоесть, чтобы нам какую деталь на Луне получить, надо еще металлургический цех построить (Для работы которого завести кокс с кислородом) и прокатный стан. С измерительными приборами, которые надо завести.
Максимум можно на луне добывать какие материалы, когда они на Земле закончатся. Но доставлять их на Землю - они золотыми будут по цене
ceresian
22.09.2026 14:01Чистые железо, алюминий, кремний и тд лежат?
лежат грязные, в одном месте и проект MMOST с этим работает.
и из-за этого надеюсь обойтись с минимумом дорог.
А по ценам, получается, что на Землю да дороговато, но если поставлять на орбиту Земли то Луна становится интереснее.
Rsa97
22.09.2026 14:01На Земле есть погода , коррозия
А на Луне есть мощное солнечное излучение, микрометеориты, сильные перепады температур и очень абразивная пыль.
SomaTayron
22.09.2026 14:01Первый же вопрос. СБ для размещения базы в какой области? Грубо говоря, 15 суток там день, 15 ночь. Только если у полюсов на пиках ставить. Правда на них же надо преобразовывать и повышать напряжение, иначе на проводов потели в итоге окажутся 99%.
Второй вопрос - если СБ это добавка к реактору, то сам реактор в течении пары недель будут глушить, чтоб потом опять разгонять, или как планируется постоянное нагрузка на ядро?
Отсюда и вывод - в первую очередь нужно делать гирлянды аккумуляторов
teecat
Проблем будем много. Пропустим этап проектирования, включающий пробные бурения. Предположим нам надо тупо разровнять площадку под солнечные панели (бурение, цементирование и постройку над ней навеса для защиты от микрометеоритов, которых на Земле не бывает, ибо они сгорают в атмосфере - оставим на потом)
Как известно, чтобы трактор мог что-то сдвинуть - он должен быть тяжелым. Тоесть на Луне надо или раз в 6 более тяжелые машины делать или закрепляем на краях площадки упоры (привет бурение) и таскаем туда сюда тросами нужные агрегаты.
Потом прокладываем дороги (про асфальтирование молчим, ибо не завезли и спецтехнику (сколько для Луны должен весить каток?) и материалы), по которым будет ездить обслуживающая техника (у которой опять же будут проблемы со сцеплением с поверхностью), а заодно строим ангары для ее обслуживания. На Земле груз в кузове может лежать под собственным весом, на Луне скорее всего так не получится...
И тд и тп
И не забываем завести запчасти и все нужное для проведения обслуживания и ремонта, ждать замену пропавшей гайке до следующего пускового окна - долго.
Rsa97
Луна - не Марс, пусковое окно открыто постоянно. Другое дело, что запускать туда грузовик ради одной гайки не каждой стране по карману.
Wizard_of_light
Ну, эта проблема и на Земле местами решается насыпными ящиками для грунта.
Почему, получится. Просто сильно плавнее перевозка будет происходить, на Земле ускорение разгона/торможения (в том числе на повороте) колёсного транспорта при сцеплении с дорогой только силами трения не больше 1g, а на Луне не больше 1/6 g.