“Ми живемо у світі дефіциту Місяця.”
Вигляд всередині вакуумної камери Interlune, де гелій був іонізований та прискорений у симулянт місячного ґрунту (реголіту) для імплантації. Джерело: Interlune
Сонце, у процесі своїх ядерних процесів, виробляє особливо цікавий ізотоп гелію — гелій-3. Частина цього гелію-3 виривається з гравітаційного поля Сонця як частина сонячного вітру — потоку заряджених частинок, що розповсюджується Сонячною системою.
Протягом мільярдів років цей вітер бомбардував усі об’єкти поблизу Сонця, включно із Земним Місяцем. Не маючи магнітного поля або атмосфери, поверхня Місяця не має бар’єрів, що перешкоджали б безперервному потоку цього вітру.
Це означає, що гелій-3 протягом тривалого часу влучав у місячний ґрунт, або реголіт. Ці іони гелію проникають лише неглибоко в окремі зерна цього ґрунту, але періодично метеорити вдарялися об місячну поверхню, перемішуючи ґрунт і змішуючи частину гелію-3 трохи нижче поверхні.
Концентрації гелію-3 не є надзвичайно високими, можливо, лише 10–20 частин на мільярд у деяких ґрунтах, багатих на титан, які краще утримують іони гелію. Але вони набагато вищі на Місяці, 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 вчених і інженерів на Землі, зокрема у геолога та астронавта місії “Аполлон-17” Гаррісона “Джека” Шмітта. У довгостроковій перспективі, на їхню думку, гелій-3 може забезпечити енергію через реакцію термоядерного синтезу. Але в найближчій перспективі існують більш практичні застосування, такі як охолодження матеріалів до наднизьких температур, медичні дослідження та детекція нейтронів. Це робить гелій-3 одним з небагатьох відомих матеріалів на Місяці, який можна було б видобувати там і повертати на Землю з прибутком.
З цієї причини кілька компаній, зокрема розташована в Сіетлі компанія Interlune, 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, ймовірно, повинен спробувати визначити, чи це фізично можливо.
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, які, ймовірно, закінчаться його знищенням. А більшість симулянтів місячного матеріалу точні в геологічних характеристиках, щоб імітувати місячну поверхню та її пил, а не точний хімічний склад.
«Ми живемо у світі дефіциту Місяця», — сказав Роб Мейерсон, головний виконавчий директор Interlune, у коментарі Ars. «Ми мали дуже мало часу роботи на Місяці. У нас дуже мало матеріалів для вивчення. У нас дуже мало даних».
Створення кращого симулянта
Тому наукова команда Interlune під керівництвом планетолога Елізабет Франк вирішила проявити креативність. У вакуумній камері в офісі компанії іонізований гелій прискорювали в місячний реголіт. Цей процес імітував сонячний вітер, забезпечуючи еквівалентну експозицію іонів гелію з набагато 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 у процесі, відомому як піроліз. Гелій, імплантований у місячний реголіт, вивільнявся при тих самих температурах, при яких вчені спостерігали вивільнення гелію-3 з гірських порід, доставлених астронавтами “Аполлона”. Це дало впевненість у тому, що симулянт точно імітує місячні умови.
Interlune планує використовувати свій новий симулянт для тестування обладнання, яке вона розробляє для видобутку та обробки гелію-3 на Місяці, а також запропонує його для продажу іншим компаніям, що займаються місячним видобутком. Мета компанії, коли вона відправить прототип місії на місячному лендері пізніше цього десятиліття, — випробувати все на Землі в умовах, подібних до місячних.
«Подібність — це дисципліна», — зазначив Мейерсон. «Ви імітуєте гравітацію, і в минулому ми літали на параболічному літаку, щоб імітувати гравітацію, що становить одну шосту земної. І ви хочете тестувати у вакуумі, тому що реголіт поводиться по-різному у вакуумі, ніж в атмосфері. І тепер ми також можемо забезпечити подібність симулянта».
Ерік Бергер Старший редактор космічного напрямку Ерік Бергер — старший редактор космічного напрямку в Ars Technica, який висвітлює все: від астрономії до приватної космонавтики та політики NASA, а також є автором двох книг: Liftoff про злет SpaceX; та Reentry про розробку ракети Falcon 9 і корабля Dragon. Ерік, сертифікований метеоролог, живе в Х’юстоні.
За даними порталу: arstechnica.com