В повести Роберта Хайнлайна «Человек, который продал Луну» освоение земного спутника основано на юридических трюках, мошенничестве и наивном энтузиазме. Чтобы запустить первую ракету, Делос Харриман продает на Луне кратеры, место под рекламу и обещает добывать бриллианты прямо из реголита. Пригодна ли Луна для выгодных инвестиций на самом деле?
Вполне возможно. Первый лот– вода. Что необычного в одном из самых распространенных земных элементов? Вода нужна для изготовления ракетного топлива (пока мы используем химические двигатели), а также подойдет для синтеза кислорода, гигиены и аграрных работ.
Атмосферы и активной геологии на Луне нет, как и рек. Но воду там нашли – помогла холодная война. В рамках рейгановского проекта «Звездные войны» в космос вывели спутник Clementine. Облетая Луну в 1994‑м, он создал первую подробную карту ее поверхности при помощи лидара, излучающего волны к поверхности и анализирующего обратные сигналы.
«Эхо» с полюсов дало понять, что под ногами астронавтов могут быть не только камни, но и жидкость. Точку в этом вопросе поставили в 2009 году благодаря необычному эксперименту: раскрошили ракету о кратер у Южного полюса и проанализировали состав образовавшихся частиц. В массе вещества, составляющего кратер Шеклтона, вода может составлять до 5–10%. Всего же на полюсах может быть от 100 млн до 1 млрд тонн воды, подсчитал лунный исследователь Пол Спудис. Это примерно втрое меньше, чем в Азовском море, но достаточно, чтобы исколесить Солнечную систему вдоль и поперек на химическом топливе.
При наличии воды можно изготавливать на Луне топливо по цене $500 за кг. Звучит недешево – на Земле цены опускаются до $1, но делу поможет слабая лунная гравитация. С учетом транспортных издержек топливо на геостационарной орбите стоит уже $16 000 за кг, а лунное, с доставкой, может обойтись всего в $1500, подсчитывал профессор Горной школы Колорадо Джордж Соверс. Научная организация Space Resources Roundtable оценивает потенциальный рынок такого топлива в $0,63–2,4 млрд в год. На орбите Луны можно будет заправить и ракету, которая доставит людей на Марс.
Для добычи лунной воды нужен специфический производственный процесс. Бурить скважины в реголите (поверхностном слое лунного грунта) бесполезно, придется браться за так называемую пассивную экстракцию– разогревать пыль и улавливать испарения с помощью тентов. Процесс будет энергозатратным, поскольку реголит в вечно затененных кратерах у полюсов промерзает до ‑240 °C.
Добывать энергию на расстоянии почти 400 000 км от Земли – та еще задача. На Луне можно разместить атомный реактор или использовать солнечную энергию. Второй способ пока реалистичнее, но может спровоцировать борьбу за пространство – у полюсов, где, вероятно, сконцентрированы основные водные запасы, только 10% поверхности находятся на достаточном возвышении, чтобы батарея могла работать без перерыва. Логичнее ставить панели у экватора, но даже там, чтобы нагреть кубический метр реголита примерно на 350 градусов, понадобится энергия, которая падает на квадратный метр лунной поверхности за четыре с половиной дня. А эффективность большинства солнечных панелей сегодня – до 15%.
Инфографика Леонид Лукашенко
Экваториальный реголит представляет ценность и по другой причине. Благодаря отсутствию магнитного поля поверхность Луны постоянно бомбардирует солнечный ветер, а его частицы аккумулируются в пыли. Если нагреть реголит примерно до 720 °C, можно добывать гелий‑3 – редкий изотоп, килограмм которого обойдется на Земле примерно в $140 млн. Даже обычный гелий сейчас в дефиците. Его продают 10 компаний, а крупнейшее исследованное месторождение в американском Амарилло уже почти исчерпано. Гелий‑3 получают как побочный продукт при распаде трития – примерно по 15 кг в год. Лунный реголит, по консервативным оценкам, законсервировал в себе более 1 млн т этого материала.
Гелий‑3 можно использовать для термоядерной реакции с дейтерием (его легко добывать из морской воды). Ценность такого синтеза в полной экологичности: реакция D + ³Не выделяет протоны, а не пронизывающие все насквозь нейтроны. По сути, речь о потоке водорода, который безопасен для живых организмов и не оставляет токсичных ядерных отходов.
25 т гелия (примерно столько мог в свое время доставлять на земную орбиту Space Shuttle) обеспечили бы США энергией на год. Сейчас Америка тратит на электричество более $1 трлн в год. Загвоздка в том, что для подобной термоядерной реакции нужна температура около 450 млн °C.
Пока ни одна установка на такое не способна – экспериментальный реактор ITER, который строят во Франции, будет синтезировать энергию из дейтерия и трития при 150 млн °C. Оптимистичный прогноз – утроить показатель за ближайшие пару десятилетий и заменить тритий на гелий‑3. Если получится, на Луне тоже придется возвести приличную инфраструктуру – 1 млн т реголита дадут на выходе примерно 70 т заветного газа. Кроме США на золотой ключик к решению энергетического вопроса поглядывают Индия, Китай и Россия. Чтобы удовлетворить их интерес, потрудиться придется не только ученым‑ядерщикам, но и международным юристам – пока юридического поля для коммерческой деятельности и добычи ископаемых на Луне нет.
Снимок следа подошвы обуви Олдрина, сделанный им 21 июля 1969 года. Права на фото NASA
На Луне есть и другие ресурсы. Экспортировать их на Землю нецелесообразно, зато они пригодятся для обитателей лунной базы. Речь о железе, титане, алюминии, силиконе, а также редкоземельных элементах. Из них можно возводить постройки, делать новые солнечные панели и электронику.
Пока в лунной экономике правит бал NASA. Агентство взяло курс на частно‑государственное партнерство и разыгрывает контракты по миссии «Артемида». По этому плану люди вернутся на Луну к середине 2020‑х. В 2021–2025 годах на программу потребуется минимум $93 млрд, подсчитал Офис генерального инспектора в ноябре 2021‑го.
Крупнейший контракт, на $2,9 млрд, достался SpaceX Илона Маска. Компания построит посадочный модуль Starship. Гонку ей проиграли Blue Origin Джеффа Безоса и Dynetics. Американская Astrobotic получила $199,5 млн на доставку ровера VIPER, который должен прилуниться в 2023 году и подробно изучить области с потенциально высокой концентрацией воды.
В 2022 году Astrobotic должна совершить первую посадку частного аппарата на другом космическом теле. Среди пассажиров лендера будет компактный луноход весом чуть более килограмма. Его разрабатывает компания SpaceBit, которую основал в Великобритании украинец Павел Танасюк. Доставка килограмма груза на Луну стоит около $1,2 млн. Роботы Танасюка будут фотографировать местность и анализировать состав почвы. «Часть полученных данных планируем предоставить научному сообществу, более детальные исследования продадим»,– рассказывает предприниматель.
Еще один украинский след может оставить лендер Blue Ghost. По контракту с NASA на $93,3 млн его разрабатывает американская Firefly, мажоритарным владельцем которой является Максим Поляков. Двигатели для Blue Ghost создает днепровская Flight Control. «Мы владеем интеллектуальными правами на двигатели как украинская компания и производим его в Днепре»,– уточняет Поляков. Опалить реголит американо‑украинский лендер должен в 2023 году. В конце октября он прошел дизайн‑ревью NASA – последний шаг перед производством и сборкой.
Высадка роботов– первый этап перед возвращением на Луну людей. Прежде чем ступить на поверхность, американцам придется протестировать много нового оборудования. Сперва, в 2022 году, состоится первый беспилотный полет сверхтяжелой ракеты Space Launch System (SLS), которая выведет в космос корабль Orion. Над проектом работают Boeing и Lockheed Martin. Ракеты не из дешевых: при условии запуска хотя бы раз в год каждая будет стоить по меньшей мере $2 млрд. Orion выйдет на орбиту Луны и через месяц вернется на Землю. Затем– еще один беспилотный полет Starship от SpaceX. Он должен будет прилуниться, а потом вернуться на орбиту спутника.
Инфографика Леонид Лукашенко
Только после этого в 2024 году Луну облетят люди. Высадка запланирована на 2025 год. Астронавты состыкуют Orion со Starship, который доставит их на Луну. Через несколько дней корабль SpaceX вернет их в Orion, а тот– на Землю.
NASA работает над созданием Gateway – «младшего брата» МКС, который будет кружить вокруг Луны и служить перевалочным пунктом на пути к поверхности. Первые два модуля уже строят Northrop Grumman и Maxar. Их планируют запустить в 2023 году. В проекте примут участие космические агентства ЕС, Канады, России и Японии. В ближайшие 10 лет на Луне должна появиться и постоянная база.
Украина – одна из 13 стран, подписавших «Соглашения Артемиды». Это набор правил, описывающих научную, исследовательскую и коммерческую деятельность при изучении космоса, Марса и астероидов. «Больше ничего за год не сделано»,– сетует Андрей Колесник, бывший начальник научных исследований Космического агентства Украины.
В проекте космической программы на 2021– 2025 годы на лунные исследования из бюджета заложили 2,71 млрд грн. За эти деньги к 2025 году должен быть создан образец лунного лендера для проведения испытаний. Выделят ли средства и когда будет готов летный образец – неясно. Разрабатывает аппарат КБ «Южное». Конструкторы проводят проектные проработки и уточняют технические характеристики, рассказывает главный конструктор ракетных комплексов предприятия Максим Дегтярев. Для страны, которая последний раз запустила спутник 10 лет назад, это звучит как фантастика.
В 1960‑х «Южное» уже разрабатывало аппарат для лунной программы. Двигательная установка «Блок Е» отвечала за посадку и взлет космонавтов с поверхности спутника. Ее успешно протестировали на орбите. Но после неудач с ракетой Н1 и победы США в лунной гонке советскую программу свернули. Инженеры шутили: «Блок є, а ракети – нема».
C 1969‑го по 1972‑й на Луне побывали 12 астронавтов. Четверо из них еще живы. У них есть все шансы увидеть, как люди пойдут по их следам, сохранившимся на поверхности.
Вы нашли ошибку или неточность?
Оставьте отзыв для редакции. Мы учтем ваши замечания как можно скорее.
