“Ми живемо у світі дефіциту Місяця.”
Сонце у процесі ядерного синтезу виробляє 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 Сонячною системою.
Протягом мільярдів років цей вітер бомбардував усі тіла поблизу Сонця, включно з Місяцем Землі. Не маючи магнітного поля чи атмосфери, поверхня Місяця не має бар’єрів, які б перешкоджали постійному 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 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 є предметом захоплення деяких вчених та інженерів на Землі, зокрема геолога та астронавта місії “Аполлон-17” Гаррісона “Джека” Шмітта. У довгостроковій перспективі, на їхню думку, гелій-3 може забезпечити енергію шляхом реакції синтезу. Але в найближчій перспективі існують і більш практичні застосування, такі як охолодження матеріалів до наднизьких температур, медичні дослідження та виявлення нейтронів. Це робить гелій-3 одним з небагатьох відомих матеріалів на Місяці, який можна було б правдоподібно видобувати там і повертати на Землю з прибутком.
З цієї причини кілька компаній, включно з компанією Interlune зі штату Сіетл, виявили інтерес до потенційного 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, має спробувати визначити, чи це фізично практично.
Але де взяти кілька кілограмів місячних порід для експериментів? Єдиний великий сховище місячного реголіту на Землі, Космічний центр Джонсона, навряд чи надасть комерційним компаніям таку кількість матеріалу (наземний центр NASA зберігає трохи більше 300 кг незайманого матеріалу, зібраного під час програми “Аполлон”) для експериментів, які, ймовірно, закінчаться його знищенням. Більшість симулянтів місячного матеріалу точні за своїми геологічними характеристиками, щоб імітувати місячну поверхню та її пил, а не точний хімічний склад.
“Ми живемо у світі дефіциту Місяця,” — сказав Роб Мейерсон, генеральний директор Interlune, в інтерв’ю Ars. “Ми мали дуже мало часу роботи на Місяці. У нас є дуже мало матеріалів для вивчення. У нас є дуже мало даних.”
Створення кращого симулянта
Тож наукова команда Interlune під керівництвом планетолога Елізабет Френк вирішила проявити креативність. У вакуумній камері в офісі компанії іонізований гелій прискорювали в місячний реголіт. Цей процес імітував сонячний вітер, доставляючи еквівалентне опромінення іонами гелію з набагато вищою швидкістю. Протягом чотирьох годин у місячний реголіт було імплантовано 15 000 років сонячного вітру.
Потім вчені компанії нагріли цей матеріал і спостерігали за розкладанням мінералів у процесі, відомому як піроліз. Гелій, імплантований у місячний реголіт, виділявся при тих самих температурах, при яких вчені спостерігали виділення гелію-3 з порід, привезених астронавтами “Аполлона”. Це дало впевненість у тому, що симулянт точно імітував 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 іншим компаніям з місячного видобутку. Мета полягає в тому, щоб, коли компанія відправить прототипну місію на місячному посадковому модулі пізніше цього десятиліття, протестувати все на Землі в умовах, подібних до місячних.
“Схожість — це дисципліна,” — сказав Мейерсон. “Ви симулюєте гравітацію, і в минулому ми літали на параболічному літаку, щоб симулювати гравітацію, що в шість разів менша, і ви хочете тестувати у вакуумі, тому що реголіт тече по-різному у вакуумі, ніж в атмосфері. І тепер ми можемо також відповідати симулянту.”
Подробиці можна знайти на сайті: arstechnica.com