«Ми живемо у світі дефіциту щодо Місяця».
Сонце в 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’єру, що перешкоджав би постійному потоку цього вітру.
Це означає, що гелій-3 протягом тривалого часу вражав 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. Але на Місяці вона набагато вища, ніж на Землі, яка значною мірою захищена від сонячного вітру.
Чи можна насправді видобувати гелій-3?
Наявність гелію-3 на Місяці давно приваблює деяких вчених і інженерів на Землі, зокрема геолога та астронавта місії “Аполлон-17” Гаррісона “Джека” Шмітта. У довгостроковій перспективі, на їхню думку, гелій-3 міг би забезпечити енергією через реакцію синтезу. Але в найближчій перспективі існують більш практичні застосування, такі як охолодження матеріалів до наднизьких температур, медичні дослідження та нейтронне виявлення. Це робить гелій-3 одним із 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 сіетлською фірмою Interlune, виявили зацікавленість у потенційному видобутку гелію-3 на Місяці. Але перш ніж будь-яка компанія зможе відправити на Місяць повномасштабний екстрактор для спроби просіяти реголіт і зібрати гелій-3, хтось, імовірно, повинен спробувати визначити, чи це фізично практично.
Але де взяти кілька кілограмів місячного каміння для експериментів? Єдиний великий репозиторій місячного реголіту на Землі, Космічний центр імені Джонсона, навряд чи надасть комерційним компаніям таку кількість матеріалу (у центрі НАСА зберігається трохи більше 300 кг незайманого матеріалу, зібраного під час програми “Аполлон”) для експериментів і, зрештою, ймовірного знищення. Більшість симулюючих матеріалів місячного середовища вірні у своїх геологічних характеристиках, щоб імітувати місячну поверхню та її пил, а не точну хімію всередині.
«Ми живемо у світі дефіциту щодо 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 дуже мало даних».
Створення кращого симулятора
Тому наукова команда Interlune на чолі з планетологом Елізабет Френк вирішила проявити креативність. У вакуумній камері в офісі компанії іонізований гелій був прискорений у місячний реголіт. Цей процес імітував сонячний вітер, забезпечуючи еквівалентний вплив іонів 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, вивільнявся при тих самих температурах, при яких, за спостереженнями вчених, гелій-3 вивільнявся з порід, доставлених астронавтами “Аполлона”. Це дало впевненість у тому, що симулятор точно імітує місячні умови.
Interlune планує використовувати свій новий симулятор для тестування обладнання, яке розробляє для видобутку та переробки 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, — протестувати все на Землі в умовах, подібних до місячних.
«Схожість — це дисципліна», — сказав Мейерсон. «Ви моделюєте гравітацію, і раніше 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 симулятору».
Дізнатися більше на: arstechnica.com