Луна — это пустыня. В сто раз более сухая, чем Сахара. Но в отличие от последней, в кратерах, находящихся на полюсах Луны, есть немного льда. И это хорошо. Потому что этот лёд можно использовать для производства водорода и кислорода путём электролиза. А затем использовать эти химические элементы в качестве компонентов топлива космических кораблей. Или для обеспечения жизнедеятельности космонавтов.
Однако кроме полюсов лёд на Луне есть и в других местах.
Первым его обнаружила советская АМС «Луна-24». Это случилось в 1976 году. Но тогда никто не обратил на это открытие особого внимания.
Оказалось, что вода естественным образом присутствует на большей части лунной поверхности в составе лунного грунта, но в бесконечно малых количествах. Но при этом в абсолютных цифрах её количество колоссально.
Ещё один источник воды на Луне — гидратированные минералы.
В 2022 году китайский зонд «Чанъэ-5» обнаружил наличие воды в лунных породах в районе горы Рюмкер (Oceanus Procellarum). «Чанъэ-5» обнаружил камень, содержащий до 180 ppm (частей на миллион) воды внутри. Да, это невероятно малое количество, но гораздо большее, чем то, что присутствует в реголите.
Хотя точно неизвестно, сколько льда находится на Южном полюсе Луны, считается, что в кратере Кабео, одном из постоянно затенённых объектов с самым высоким содержанием льда, обнаруженным с орбиты, находится от 20 до 50 миллионов тонн льда. Толщина ледяного слоя там может достигать метра. Считается, что в кратере Шеклтон тоже с водой неплохо – там находится от 1 до 4 миллионов тонн льда.
Очень вероятно, что и другие кратеры на Южном полюсе имеют запасы водяного льда массой в миллионы тонн. Кажется, что это много. Но на самом деле это далеко нет так, учитывая, что лёд - невозобновляемый ресурс. И при интенсивной деятельности человека его должно хватить всего на пару столетий.
Так что же делать? Рассчитывать на лунный лёд как на источник воды в долгосрочной перспективе нельзя. Так по какому пути придётся идти?
Недавно группа исследователей из Китайской академии наук предложила метод получения воды из лунного реголита. Он включает нагревание материала до температуры 1000 °C до возникновения окислительно-восстановительной реакции, в которой водород, присутствующий в грунте в результате воздействия на него солнечного ветра, реагирует с окисью железа с образованием воды и чистого железа.
Расчёты показали, что из одной тонны реголита можно будет «синтезировать» от 51 до 76 килограммов воды.
Получаемое в результате этого процесса железо можно будет использовать в качестве строительного материала для постройки лунной базы, что тоже весьма неплохо.
Конечно же для этих целей подойдёт далеко не весь реголит, а лишь тот, где присутствует много минералов, в которых содержиться связанный с ними водород – ильменит, плагиоклаз, оливин, пироксен и так далее.
Достижение температуры 1000 ºC — довольно сложная энергетическая задача, но её можно решить с помощью концентрирующих зеркал, обычных линз или линз Френеля.
Получение воды таким методом будет делом непростым. Но давайте вспомним, что предложены и другие методы для добычи воды на Луне. Например, недавняя концепция НАСА по производству кислорода «Поларис» предполагает извлечение по меньшей мере одной тонны молекулярного кислорода из реголита в год с помощью небольшого автоматического лунного модуля.
Предполагается, что завод мощностью 2,8 мегаватт будет использовать энергию Солнца, собираемую через специальную линзу, предназначенную для плавления реголита при температуре от 1600 до 1800 ºC. В результате такого нагрева будет происходить карботермическая реакция, в ходе которой оксиды будут восстанавливаться метаном, а полученный продукт будет затем перерабатываться в необходимые химические элементы.
Люди пока не определились, какой метод добычи воды будет лучшим в долгосрочной перспективе. Науке все ещё толком неизвестны объёмы запасов полярного льда на Луне, а также количество гидратированных минералов в лунном реголите, чтобы вынести окончательный вердикт.
Но, возможно, разработка одного из этих методов ослабит возможную напряжённость между Соединёнными Штатами и Китаем по поводу контроля над залежями льда на Южном полюсе Луны.
Всем добра.
Реклама ООО Яндекс ИНН 7736207543
