„Ми живемо у світі дефіциту, коли йдеться про Місяць.“
Як частина своїх процесів ядерного синтезу Сонце продукує особливо цікавий ізотоп гелію, відомий як гелій-3. Частина цього гелію-3 виривається з гравітаційного поля Сонця як частина сонячного вітру — потоку заряджених частинок, що поширюється по Сонячній системі.
Протягом мільярдів років цей вітер бомбардував кожне тіло поблизу Сонця, включно з Місяцем Землі. Через відсутність магнітного поля чи атмосфери поверхня Місяця не має бар’єра, який міг би запобігти постійному потоку цього вітру.
Це означає, що гелій-3 протягом тривалого часу потрапляв на місячний ґрунт, або реголіт. Ці іони гелію проникали лише на невелику глибину в окремі зерна цього ґрунту, але періодично метеорити вдарялися об місячну поверхню, перемішуючи ґрунт і змішуючи частину цього гелію-3 трохи нижче поверхні.
Концентрація гелію-3 не є надзвичайно високою, можливо, лише 10–20 частин на мільярд у деяких ґрунтах, багатих на титан, які краще утримують іони гелію. Однак на Місяці вона значно вища, ніж на Землі, яка значною мірою захищена від сонячного вітру.
Чи можна насправді видобувати гелій-3?
Наявність гелію-3 на Місяці давно викликає захоплення у деяких учених та інженерів на Землі, найвидатнішим з яких є геолог і астронавт місії «Аполлон-17» Гаррісон «Джек» Шмітт. У довгостроковій перспективі, на їхню думку, гелій-3 міг би забезпечувати енергією через реакцію синтезу. Але в найближчій перспективі є більш практичні застосування, такі як охолодження матеріалів до наднизьких температур, медичні дослідження та виявлення нейтронів. Це робить гелій-3 одним із небагатьох відомих матеріалів на Місяці, який можна було б реально видобувати там і повертати на Землю з прибутком.
З цієї причини кілька компаній, зокрема компанія Interlune зі штату Сіетл, виявили зацікавленість у потенційному видобутку гелію-3 на Місяці. Але перш ніж будь-яка компанія зможе відправити повномасштабний екстрактор на Місяць, щоб спробувати просіяти реголіт і зібрати гелій-3, хтось, імовірно, повинен спробувати визначити, чи є це фізично здійсненним.
Але де взяти кілька кілограмів місячних порід для експериментів? Єдиний великий репозиторій місячного реголіту на Землі, Космічний центр Джонсона, навряд чи надасть комерційним компаніям таку кількість матеріалу (центр NASA зберігає трохи більше 300 кг незайманого матеріалу, зібраного під час програми «Аполлон») для експериментів і, ймовірно, для його знищення. А більшість симулянтів місячного матеріалу є точними за своїми геологічними характеристиками, щоб імітувати місячну поверхню та її пил, а не точний хімічний склад.
„Ми живемо у світі дефіциту, коли йдеться про Місяць,“ — сказав Роб Мейерсон, генеральний директор Interlune, виданню Ars. „Ми мали дуже мало часу для роботи на Місяці. Ми маємо дуже мало матеріалу для вивчення. Ми маємо дуже мало даних.“
Створення кращого симулятора
Тому наукова команда Interlune під керівництвом планетолога Елізабет Френк вирішила проявити креативність. У вакуумній камері в офісі компанії іонізований гелій прискорювався в місячний реголіт. Цей процес імітував сонячний вітер, забезпечуючи еквівалентний вплив іонів гелію зі значно вищою швидкістю. Протягом чотирьох годин у місячний реголіт було імплантовано 15 000 років сонячного вітру.
Потім вчені компанії нагрівали цей матеріал і спостерігали за розкладанням мінералів за допомогою процесу, відомого як піроліз. Гелій, імплантований у місячний реголіт, вивільнявся за тих самих температур, за яких, як спостерігали вчені, гелій-3 вивільнявся з порід, повернутих астронавтами «Аполлона». Це додало впевненості в тому, що симулянт точно імітує місячні умови.
Interlune планує використовувати свій новий симулянт для тестування обладнання, яке вона розробляє для видобутку та переробки гелію-3 на Місяці, а також пропонуватиме його для продажу іншим компаніям, що займаються місячним видобутком. Мета компанії, коли вона відправить прототип місії на місячному лендері пізніше цього десятиліття, — протестувати все на Землі в умовах, подібних до місячних.
„Схожість — це дисципліна,“ — сказав Мейерсон. „Ви моделюєте гравітацію, і в минулому ми літали на параболічному літаку, щоб змоделювати одну шосту гравітації, і ви хочете тестувати у вакуумі, тому що реголіт поводиться інакше у вакуумі, ніж в атмосфері. А тепер ми можемо також відповідати симулятору.“
Оригінал статті: arstechnica.com