«Ми живемо у світі дефіциту, коли йдеться про Місяць».
Як частина своїх процесів ядерного синтезу Сонце продукує цікавий ізотоп гелію — гелій-3. Частина цього гелію-3 виривається з гравітаційного поля Сонця як сонячний вітер — потік заряджених частинок, що поширюється Сонячною системою.
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 би перешкоджав постійному потоку цього вітру.
Це означає, що гелій-3 тривалий час потрапляв на місячний ґрунт, або реголіт. Ці іони гелію проникали лише на невелику глибину в окремі зерна ґрунту, але періодично метеорити вдарялися об місячну поверхню, перемішуючи ґрунт і заносячи частину гелію-3 трохи нижче поверхні.
Концентрації гелію-3 не надто високі, можливо, лише 10–20 частинок на мільярд у деяких ґрунтах, багатих на титан, які краще утримують іони гелію. Але вони значно вищі на Місяці, ніж на Землі, яка значною мірою захищена від сонячного вітру.
Чи можна видобувати гелій-3?
Наявність гелію-3 на Місяці давно захоплює деяких вчених і інженерів на Землі, зокрема геолога та астронавта місії «Аполлон-17» Гаррісона «Джека» Шмітта. У довгостроковій перспективі вони вважають, що гелій-3 міг би забезпечувати енергію через реакцію 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 видобувати там і повертати на Землю з прибутком.
З цієї причини кілька компаній, зокрема компанія Interlune зі штаб-квартирою в Сіетлі, виявили інтерес до потенційного видобутку гелію-3 на Місяці. Але перш ніж будь-яка компанія зможе відправити повномасштабний екстрактор на Місяць для спроби просіяти реголіт і зібрати гелій-3, хтось, ймовірно, повинен спробувати визначити, чи є це фізично здійсненним.
Але де взяти кілька кілограмів місячного ґрунту для експериментів? Єдиний великий репозиторій місячного реголіту на Землі, Космічний центр імені Ліндона 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 знищення. І більшість симулянтів місячного матеріалу точні лише в геологічних характеристиках, 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, Ars Technica. «Ми мали дуже мало часу для роботи на Місяці. У нас дуже мало матеріалу для вивчення. У нас 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 був прискорений у 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 нагріли цей матеріал і спостерігали за розкладанням мінералів за допомогою процесу, відомого як піроліз. Гелій, імплантований у місячний реголіт, виділявся при тих самих температурах, при яких, за спостереженнями вчених, гелій-3 виділявся з порід, доставлених астронавтами «Аполлона». Це надало впевненості в тому, що симулянт точно імітує місячні умови.
Interlune планує використовувати свій новий симулянт для тестування обладнання, яке розробляє для видобутку та обробки 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.
«Симуляція — це дисципліна», — сказав Мейерсон. «Ви імітуєте гравітацію, і раніше ми літали на параболічному літаку, щоб імітувати гравітацію, що становить одну шосту земної. І ви хочете тестувати у вакуумі, оскільки реголіт поводиться по-різному у вакуумі, ніж в атмосфері. І тепер ми можемо підібрати і симулянт».
Подробиці можна знайти на сайті: arstechnica.com