“Ми живемо у світі дефіциту місячних ресурсів”.
Під час своїх ядерних процесів Сонце виробляє 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. Через відсутність магнітного поля чи атмосфери поверхня Місяця не має бар’єру, який би запобігав постійному потоку цього вітру.
Це означає, що гелій-3 протягом тривалого часу впливав на 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 частково змішуючи цей гелій-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 значно вищі на Місяці, ніж на Землі, яка здебільшого захищена від сонячного вітру.
Чи можна насправді видобувати гелій-3?
Наявність гелію-3 на Місяці давно викликає захоплення у деяких вчених та інженерів на Землі, зокрема у геолога та астронавта місії Apollo 17 Гаррісона “Джека” Шмітта. У довгостроковій перспективі вони вважають, що гелій-3 може забезпечувати енергією через термоядерну реакцію. 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 з небагатьох відомих матеріалів на Місяці, який можна було б добувати там і повертати на Землю з прибутком.
З цієї причини кілька компаній, включно з фірмою 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, ймовірно, повинен спробувати визначити, чи це фізично практично.
Але де взяти кілька кілограмів місячного каміння для експериментів? Єдиний великий резервуар місячного реголіту на Землі, Центр космічних польотів імені Ліндона Джонсона NASA, навряд чи надасть комерційним компаніям таку кількість матеріалу (центр NASA має трохи більше 300 кг первинного матеріалу, зібраного під час програми Apollo) для експериментів, які, ймовірно, закінчаться його руйнуванням. Більшість симулюючих матеріалів місячного ґрунту точні лише в геологічних характеристиках, щоб імітувати місячну поверхню та її пил, а не точний хімічний склад.
“Ми живемо у світі дефіциту місячних ресурсів”, – сказав Роб Майерсон, генеральний директор Interlune, в інтерв’ю Ars. “Ми мали дуже мало часу для роботи на Місяці. У нас дуже мало матеріалів для вивчення. У нас дуже мало даних.”
Створення кращого симулятора
Тому наукова команда Interlune під керівництвом планетолога Елізабет Франк вирішила проявити винахідливість. У вакуумній камері в офісі компанії іонізований гелій прискорювали в місячний реголіт. Цей процес імітував сонячний вітер, забезпечуючи еквівалентне опромінення іонами гелію зі значно вищою швидкістю. За чотири години в 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, як спостерігали вчені, гелій-3 виділявся з порід, повернутих астронавтами Apollo. Це дало впевненість, що симулятор точно імітував місячні умови.
Interlune планує використовувати свій новий симулятор 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 посадковому модулі пізніше цього десятиліття, — протестувати все на Землі в умовах, подібних до місячних.
“Подібність — це дисципліна”, – сказав Майерсон. “Ви імітуєте гравітацію, і в минулому ми літали на параболічному літаку, щоб імітувати одну шосту гравітації, і ви хочете тестувати у вакуумі, тому що реголіт поводиться у вакуумі інакше, ніж в атмосфері. А тепер ми можемо відповідати і симулятору.”
Дізнатися більше на: arstechnica.com