Человечество считает Луну местом, полным чудес и возможностей. Теперь о ней говорят как о потенциальном источнике одного из самых необычных и ценных материалов для человечества: гелия-3.
Этот лёгкий, нерадиоактивный изотоп (разновидность атомов одного химического элемента, имеющая разную массу), «запертый» в мелкой пыли лунной поверхности млрд. лет солнечного ветра, уже много лет привлекает внимание технологических фирм, космических стартапов и правительств разных стран из-за своего огромного потенциала.
Гелий-3 может помочь охлаждать квантовые компьютеры почти до абсолютного нуля, улучшать некоторые медицинские изображения и сканеры для национальной безопасности, а в теории — служить почти чистым термоядерным топливом.
В совокупности эти перспективы превращают гелий-3 в решающий стратегический товар и стимул для зарождающейся гонки за лунными ресурсами.
Соединённые Штаты и Китай здесь становятся главными соперниками. Обе страны поставили исследование Луны во главу своих национальных повесток и открыто связали его с будущими технологическими и стратегическими преимуществами.
Россия также заявила о своём намерении присоединиться к этой гонке, как и Европейский союз, Индия и другие более мелкие игроки начинают захватывать свои позиции в этой гонке.
Пока мир выстраивается в очередь за долей в лунных ресурсах, вопрос остаётся открытым. Кто доберётся туда первым и что это будет означать для будущего технологий, энергетики и геополитики?
Читайте: Лунный реголит – Почему это ключ к строительству баз на Луне
Почему гелий-3 важен
Гелий-3 редко встречается на Земле. Большая часть наших запасов поступает косвенно из распада трития (сверхтяжёлого радиоактивного изотопа водорода) в ядерных арсеналах, что даёт лишь скромные его количества.
Цифры, приводимые в отраслевых дискуссиях, оценивают годовой выход из этих источников от нескольких тысяч до десятков тысяч литров, что гораздо меньше, чем может потребоваться полностью масштабированной квантовой индустрии.
В отличие от Земли, Луна незаметно накапливала гелий-3 на протяжении эонов, поскольку у неё нет защитного магнитного поля; частицы солнечного ветра «внедряют» изотоп в верхние слои реголита (поверхностный слой сыпучего лунного грунта).
Оценки разнятся, но некоторые учёные считают, что лунная поверхность может содержать огромные абсолютные количества, возможно, порядка миллиона метрических тонн гелия-3, хотя и рассеянные в низких концентрациях.
Почему это важно? Для квантовых вычислений гелий-3 — это «рабочая лошадка» за кулисами.
Современные рефрижераторы растворения (криогенные устройства) используют смеси гелия-3 и гелия-4 для охлаждения кубитов (базовых элементов квантового компьютера) до милликельвиновых (тысячных долей градуса выше абсолютного нуля) температур, при которых могут сохраняться хрупкие квантовые состояния.
Как выразился один инженер-криогенщик: «Внутри холодильника Bluefors примерно в 200 раз холоднее, чем в открытом космосе», — подчёркивая, насколько важен экстремальный холод для уменьшения ошибок и повышения пользы квантовых машин.
Если квантовые центры обработки данных будут масштабироваться, как ожидают компании, спрос на гелий-3 может резко вырасти, превысив тот объём, который может предложить наша планета. Помимо квантовых технологий, привлекательность изотопа куда шире.
Гелий-3 — превосходный поглотитель нейтронов, полезный для детекторов излучения, а в гиперполяризованном состоянии он улучшает некоторые МРТ-сканирования. Однако самая опьяняющая возможность — это термоядерный синтез.
Термоядерные реакции, использующие гелий-3, производят заряженные частицы, а не нейтроны, что означает гораздо меньше долгосрочной радиоактивности в материалах реактора.
Теоретические расчёты ошеломляют. На бумаге десятки тонн гелия-3 могли бы обеспечивать энергией целые страны в течение длительных периодов.
Этот футуристический бонус — одна из причин, почему политики и проектировщики обращают на него внимание, даже если работоспособные термоядерные реакторы на гелии-3 пока остаются умозрительными.
Инженерия добычи гелия-3
Превращение лунной пыли в значимый поток гелия-3 — непростая задача.
Изотоп не сконцентрирован в легкодоступных жилах или карманах. Образцы миссий «Аполлон» показывали концентрации гелия-3, измеряемые в «частях на миллиард» (ppb, единица измерения очень низкой концентрации).
Это означает, что для извлечения полезного газа необходимо обработать огромные объёмы реголита.
Базовый промышленный план на бумаге прост. Выкопать поверхностный грунт, нагреть его до высоких температур, чтобы высвободить захваченные газы, отделить гелий-3 от гораздо более распространённого гелия-4 и других летучих веществ и сохранить очищенный газ для транспортировки.
На практике каждый шаг представляет собой сложные инженерные проблемы. Лунный реголит, как известно, враждебен к механизмам. Его мелкие, стекловидные частицы очень абразивны и прилипают из-за статического электричества, что приводит к загрязнению уплотнений, подвижных соединений и прилипанию к скафандрам.
В вакууме и при одной шестой земной гравитации смазочные материалы выкипают, движущиеся части ведут себя иначе, а удалённая или автономная работа проблемная из-за временной задержки между Землёй и Луной, что делает телеуправление (дистанционное управление в реальном времени) непрактичным.
Для питания нагревателей, которые прогоняют сотни тонн грунта через термическую обработку, потребуются большие, надёжные источники энергии на поверхности, будь то солнечные концентраторы или малые атомные реакторы.
Любая концепция добычи должна сбалансировать массу, энергопотребление и надёжность, чтобы её можно было доставить и обслуживать с помощью роботизированных систем. Научные учреждения и стартапы уже создают концепции, которые пытаются решить эти проблемы.
Компания Interlune предложила небольшой мобильный комбайн, который зачерпывает реголит, нагревает его внутри и выбрасывает отработанный грунт по мере движения по поверхности. Машина достаточно лёгкая, чтобы можно было доставить на одном посадочном модуле, но способная обрабатывать от десятков до сотен тонн в час.
Чтобы произвести небольшие количества гелия-3 в несколько литров, нужно обработать огромные пласты грунта — «достаточно лунного реголита, чтобы заполнить большой бассейн на заднем дворе».
Компания уже перешла от лабораторных экспериментов к партнёрству в области аппаратного обеспечения, протестировала маломасштабные системы в полётах с пониженной гравитацией и поработала с производителями наземного оборудования, чтобы «ужать» обычную тяжёлую строительную технику до готовой к космосу конструкций.
Отделение и очистка — ещё одно критическое препятствие. Даже если комбайн сможет дегазировать реголит, отделение мельчайших следов гелия-3 от гелия-4 и других газов при низких массовых долях требует сложных криогенных или мембранных систем.
Некоторые команды разработчиков хоть и продемонстрировали первоначальные доказательства концепции разделения на Земле, но сделать эти системы надёжными для лунной среды — это совсем другая задача.
Хранение и безопасная транспортировка обратно на Землю, при условии, что правительства и рынки решат, что доставка гелия-3 на Землю экономически целесообразно, добавляют дополнительную сложность.
Где мы сейчас
Интерес и инвестиции быстро перешли от спекуляций к планируемым демонстрациям.
Правительства разных стран и агентства финансируют разработку технологий и закупают небольшие начальные партии, отчасти чтобы подтолкнуть рынок и стимулировать техническую готовность.
В середине 2025 года Министерство энергетики США объявило об исторической закупке 3-литров лунного гелия-3 — первой государственной закупке внеземного ресурса, предназначенной для зарождения ранних цепочек поставок и демонстрации стратегического интереса.
Частные покупатели, как Maybell Quantum и Microsoft, также заключили предварительные соглашения в квантовой и криогенной отраслях. Фирмы, которые строят рефрижераторы растворения и квантовую инфраструктуру, выстраиваются в очередь за долгосрочными контрактами на поставку, если лунное производство гелия-3 окажется жизнеспособным.
В то же время в отчётах некоторых компаний упоминается, что готовятся разведывательные миссии для картирования мест концентрации гелия-3 и тестирования методов использования ресурсов на месте.
Мультиспектральные датчики, предназначенные для обнаружения тонких сигнатур почвы, роверы с мобильными камерами и экспериментами, а также планы по установке научной аппаратуры на коммерческие посадочные модули — всё это часть ближайших усилий по переходу от моделей и образцов к рабочему плану добычи.
Ограничения осуществимости остаются реальными. В оценке Геологической службы США (USGS) лунный гелий-3 был описан как «предполагаемый неизвлекаемый ресурс» при оценке с учётом ближайших экономических и технических ограничений; его добыча в масштабе, в течение нескольких десятилетий не гарантирована.
Некоторые аналитики утверждают, что другие лунные ресурсы, как водяной лёд, могут предложить более очевидные ранние выгоды для логистики в дальнем космосе и производства топлива.
Первые лунные пилотные установки, вероятно, будут оправданы скорее как доказательство концепции (подтверждение практической осуществимости), чем как немедленные центры прибыли.
Сторонники надеются, что успешная демонстрация в сочетании со снижением стоимости запуска и улучшенной автономией откроет путь к последующей экономии за счёт масштаба.
Новая геополитическая борьба
Как и все другие человеческие начинания с высокими ставками, история гелия-3 — не только техническая. Она и геополитическая.
Космические державы видят стратегическую ценность в том, чтобы первыми обеспечить доступ к ресурсам, потенциально меняющим правила игры. Правовая основа фрагментирована. А договор о космосе 1967 года запрещает суверенные претензии на небесные тела.
Тем не менее он явно не запрещает добычу ресурсов, и последующие национальные законы и международные соглашения пытались определить, как могут работать коммерческие права.
Соединённые Штаты в 2015 году приняли закон, признающий частные права собственности на добытые космические ресурсы, а «Соглашения Артемиды» 2020 года — набор принципов для совместного исследования под руководством Америки — дополнительно уточнили, что добыча ресурсов может осуществляться в соответствии с согласованными нормами.
Не все крупные страны подписали эти соглашения (в частности, Китай и Россия); однако другие страны сигнализировали об альтернативных подходах к управлению ресурсами и сотрудничеству.
Перспектива того, что Китай использует лунную добычу для получения решающего преимущества в квантовых технологиях или чистой энергии, уже вызвала обеспокоенность среди американских аналитиков.
Для Вашингтона поддержка частных предприятий, как Interlune, и разработка рамок, подобных «Соглашениям Артемиды», отражает желание установить правила на раннем этапе и заручиться поддержкой союзников в рамках американского видения космической коммерции.
Для Пекина лунные миссии, как программа «Чанъэ», были представлены как национальные достижения. При этом официальные лица открыто описывали гелий-3 как ресурс, который может обеспечивать будущие энергетические потребности Китая на тысячи лет.
Несмотря на неудачи в своей программе «Луна», Россия объединилась с Китаем в планах по созданию совместной лунной исследовательской станции в 2030-х годах, сигнализируя, что она рассматривает использование ресурсов, включая гелий-3, как долгосрочную цель.
Европейский союз, поддержал исследования по добыче гелия-3 и демонстрации технологий, но его роль остаётся скорее исследовательской и кооперативной, чем конкурентной.
Успешная посадка индийского аппарата «Чандраян-3» на южном полюсе Луны в 2023 году также позиционирует Индию как потенциального партнёра или независимого игрока в ресурсной гонке, хотя и в меньшем масштабе.
Эта мозаика законов, очевидные технологические препятствия и символическая ценность лунных «первых» достижений в совокупности создают среду конкуренции, которая может напоминать прошлые ресурсные лихорадки.
Если одна нация или корпорация установит надёжные цепочки поставок гелия-3, может получить рычаги влияния в квантовой инфраструктуре и, в перспективе, в термоядерном топливе.
Наблюдатели сравнивают это с современной историей редкоземельных металлов, где концентрированное производство в Китае теперь формирует все глобальные цепочки поставок и творит чудеса в распространении геополитического влияния.
Перспектива подобной асимметрии на Луне — одна из причин, почему правительства действуют уже сейчас. То, что развернётся в течение следующего десятилетия, будет определяться сочетанием инженерных решений, коммерческого терпения и международной дипломатии.
Сейчас история гелия-3 находится на пересечении передовых технологий и большой стратегии. Пока что всё находится на стадии экспериментальных закупок, начала разведывательных миссий и горстки прототипов комбайнов.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU
