Уникальная экспериментальная установка для определения изотопного состава лунной воды создана в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН. Прежде ученые не могли отличать «легкую» лунную воду от «тяжелой». А ведь от этого будет зависеть ее будущее применение! О создании установки и принципе работы нам рассказал участник группы разработчиков, старший научный сотрудник Лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова, кандидат физико-математических наук Сергей ВОРОПАЕВ.
– Обнаруженный на Луне водный лёд является потенциально важным ресурсом для функционирования будущей лунной базы. Однако, для его правильного использования очень важно знать изотопный состав, – поясняет Сергей Александрович. – Так «лёгкий» (изотопно лёгкий) лёд (H2O) может стать источником питьевой воды на Луне, а «тяжёлый» (D2O)– смертельно опасен для здоровья, но при этом может быть использован для ракетного топлива.
- Опишите, пожалуйста, принцип работы вашей установки.
- Прибор, изготовленный нами под руководством доктора технических наук Вячеслава Сергеевича Севастьянова, по большому счету является приставкой к масс-спектрометру, который имеется в нашей лаборатории. Она позволяет измерять содержание «тяжелых» изотопов в лунном льду – дейтерия (D), и «легких» - протия (Н).
В нашем большом приборе американского производства с помощью магнитного поля мы давно разделяем изотопы воды. Но это, что касается стандартных, земных задач. Теперь же перед нами встала задача нестандартная, космическая, связанная с наличием на Луне вакуума, определенного режима освещенности. Поэтому понадобилось создать приставку в дополнение к большому масс-спектрометру. Если нам привезут лунное вещество, мы его положим в отдельную вакуумную камеру, немного подогреем – до -20 градусов (потому что реголит транспортируют обычно при -70 градусах). Из льда в итоге начнут вылетать разные газы. Нам интересна вода, которая задувается в специальный прибор, и мы определяем ее молекулярный состав.
– Каковы источники «легкой» и «тяжелой» воды на Луне?
– Углистые хондриты (метеориты, которые в большом количестве падают на нее) — могут быть источниками «легкой» воды. Кометы, наоборот, содержат большое количество «тяжелой» воды.
– Чем вредна «тяжелая» вода?
– Она считается «мертвой», крайне вредной для живых организмов. Биологи как-то провели эксперимент: мышей поили раствором воды с разным содержанием дейтерия. К примеру, давали раствор, состоявший из «легкой» и «тяжелой» воды в сочетании 70:30. И этих 30 процентов дейтерия хватило, чтобы мышь умерла, попив жидкость только один раз. Если было немного меньше тридцати процентов «тяжелой» воды, у грызунов замедлялись внутренние процессы, например, они переставали плодиться.
– Получается, не любая вода может осчастливить космонавтов на Луне?
– Далеко не любая. Важно качество льда, его изотопный состав. «Тяжелая» вода пригодна только для производства ракетного топлива, ею даже нельзя будет поливать растения в лунной оранжерее.
– Заранее, до посадки на Луну, с ее орбиты можно будет определять места с водой, пригодной для питья?
– Пока такого прибора нет, но, зная принцип, каким он должен быть, мы скоро приступим к его разработке.
– Каков состав нашей, земной воды?
Наша обычная земная вода – очень «легкая». На миллион обычных легких молекул приходится всего две тысячи «тяжелых».