Как вы думаете, почему крупнейшие страны так активно рвутся на Луну в последние годы? А до этого 30 лет её игнорировали. Неужели это чисто научный интерес, и все хотят совершить открытия в астрофизике? Как вы догадываетесь - вряд ли это главная цель.
На Луне есть ценные ресурсы, важные для сферы высоких технологий. В ближайшем будущем - это прямая экономическая выгода. И освоение Луны - трамплин к новым прорывам - технологическим и экономическим - здесь на Земле.
И все-таки научный интерес тоже есть. Ученым удалось узнать историю, которая произошла 4,5 млрд лет назад. На Земле все следы тех событий уже давно уничтожились, а Луна их бережно хранит.
Давайте посмотрим, что же обнаружили китайцы на глубине. И почему Китаю, США, России, Индии и Европе вдруг стал снова так интересен спутник Земли.
Как пробурить 40 метров без единого бура
Когда в январе 2019 года китайский аппарат «Чанъэ-4» сел в кратер Фон Карман на обратной стороне Луны, это была первая в истории посадка туда, где с Земли ничего не видно. Обратная сторона — это не «тёмная сторона», как многие думают (свет туда попадает точно так же). Просто Луна всегда повёрнута к нам одним боком, а что творится сзади — долгое время оставалось загадкой.
Вместе с посадочным модулем на поверхность выкатился луноход «Юйту-2». По плану он должен был проработать три месяца. Прошло уже больше пяти лет, а упрямый китайский ровер всё ещё ползает по пыли и посылает данные. Это космический рекорд живучести для лунохода.
На борту установлен лунный проникающий радар, который по сути работает как медицинский томограф, только для грунта. Прибор посылает радиоволны в землю, ловит отражения от разных слоёв и строит виртуальный срез. Получается, что ровер не бурит физическую скважину, а как бы просвечивает Луну. На глубину до 40 метров. Это самое глубокое подповерхностное зондирование обратной стороны Луны в истории.
Что скрывается под лунной пылью
Когда учёные из Китайской академии наук расшифровали данные радара, выяснилась любопытная вещь. Лунный грунт в районе кратера Фон Карман оказался похож на слоёный пирог.
Верхний слой (0–12 метров) — это классический лунный реголит. Пыль, пыль и ещё раз пыль. Причём очень старая: каждая пылинка — результат миллионов лет обстрела нашего спутника метеоритами.
Лунная поверхность не защищена атмосферой, поэтому астероиды на него постоянно падают, а не сгорают в воздухе, как у нас. Камни превращаются в песок, песок в муку - так и получает реголит. Этот слой рыхлый, пористый, похож на то, что американские астронавты миссий Apollo собирали в «лунных морях» на видимой стороне.
Средний слой (12–24 метра). Радар показал хаос из валунов, крупных обломков и зернистой массы. Это выброшенный материал от ударов астероидов. Когда космическая скала врезается в Луну на скорости в десятки километров в секунду, она выбрасывает миллионы тонн породы во все стороны. Часть улетает в космос, часть падает обратно и образует вот такие слои.
Глубокий слой (24–40 метров) — а вот тут учёных ждал сюрприз. Радар почувствовал более плотный материал, похожий на базальт - древнюю застывшую лаву. Но базальт лежит глубже, чем предсказывали модели. Это значит, что слой ударных отложений оказался гораздо толще, чем думали. Обратная сторона Луны получала по поверхности астероидами намного дольше и жёстче, чем видимая.
Почему это важно для ученых? Потому что эти слои, фактически, геологический журнал. Читая его, учёные восстанавливают хронологию лунных катастроф.
Сколько ударов было, когда, какой силы. А поскольку Луна геологически мертва (нет тектоники плит, нет эрозии), этот журнал сохранился практически в первозданном виде. На Земле такой архив давно стёрли ветер, вода и движение континентов.
На поверхности ровер также обнаружил интересный и необычный камень, которого здесь не должно было быть.
Спектральный анализ показал, что в районе Фон Кармана валяются куски породы под названием оливин-норит.
Это смесь минералов оливина, пироксена и плагиоклаза. Такие породы образуются глубоко — в нижней коре или даже верхней мантии Луны. Откуда же они оказались практически на поверхности?
Дело в том, что кратер Фон Карман - это самая большая и самая древняя известная ударная структура в Солнечной системе — 2500 километров в диаметре и 13 километров глубиной. Удар, который её создал, был настолько мощным, что пробил кору Луны почти насквозь и вытащил наружу материалы из глубины.
Так вот внутренности Луны вдруг оказались на поверхности.
Зачем людям копаться в лунном грунте
Давайте посмотрим, почему крупные страны так активно пытаются освоить Луну.
Экономическая выгода
Изотопы гелия. Важны для термоядерной энергетики. У нас гелий не сохраняется, стоит дорого, а на Луне он в гигантском количестве. Гелий-3 - редкий изотоп для энергетики будущего.
Гелий-3 стоит около $30 000 за грамм.
Редкоземельные металлы. Говорят о них сейчас часто и это логично. Без них невозможно развивать высокие технологии.
На Луне находятся редкоземельные металлы (неодим, диспрозий, тербий, иттербий и другие), которые используются для создания сверхмощных магнитов в смартфонах, электромобилях, ветровых турбинах и медицинском оборудовании.
На Луне эти элементы содержатся в лунных базальтах и древних материалах в концентрациях, в 10–100 раз выше, чем в земных отложениях.
Высокотехнологичное производство. Автоматизированный завод на Луне может быть крайне эффективен. Сборку ведут роботы. Здесь стерильно. Плюс очень дешевая энергия - солнечные электростанции на Луне работают с фантастическим КПД, ведь ничто не экранирует излучение Солнца, как на Земле.
Обкатка новых технологий. Чтобы потом полететь на Марс. А вот Марс уже кладезь ценных ресурсов. Там рядом и кольцо астероидов с редкоземельными металлами - еще больше ценного сырья для хай-тека.
Дешевый запуск ракет. С Луны проще стартовать новым космическим миссиям, так как гравитация низкая.
С Луны запуск ракет требует в 15–20 раз меньше энергии, чем с Земли.
Кто контролирует Луну - контролирует и космос.
Платформа для орбитальных солнечных электростанций. Солнечные электростанции, построенные на Луне из лунного материала, могут передавать энергию на Землю через микроволновые лучи.
Электричество, произведённое этим способом, может быть конкурентоспособно с земными источниками энергии.
Ценность для науки
Луна — это единственный доступный нам музей ранней Солнечной системы. Причём музей, где экспонаты не трогали пять миллиардов лет. На Земле всё давно переписано: движение континентов, вулканы, океаны, жизнь — всё это стёрло древние следы. Марс далеко, Венера — раскалённый ад. А Луна рядом, мертва и хранит всё как было.
Изучение слоев напрямую связано с историей всей Солнечной системы. Была ли «поздняя тяжёлая бомбардировка» около 3,9 миллиарда лет назад, когда на молодую Землю и Луну обрушился шквал астероидов? Как именно сформировались планеты из протопланетного диска? Почему у Луны мало железа и летучих веществ?
Находки оливин-богатых пород помогают уточнить теорию гигантского столкновения. По главной версии, Луна образовалась, когда молодая Земля столкнулась с протопланетой размером с Марс (её назвали Тейя). Удар был чудовищным — выброшенное вещество сформировало диск обломков вокруг Земли, который потом слипся в Луну. После этого поверхность Луны представляла собой океан расплавленной магмы. Постепенно он остывал, минералы кристаллизовались, лёгкие всплывали (образовали кору), тяжёлые тонули (сформировали мантию).
Оливины и пироксены — это как раз «свидетели» той эпохи. Они показывают, как распределились слои, почему Луна такая, какая есть. И бассейн Южный полюс — Эйткен даёт уникальное окно в эти глубины. Ни одна буровая установка не пройдёт 13 километров лунной коры. А древний астероид пробил — и теперь мы можем изучать результат.
Но, конечно, не только ради научных открытий китайцы запускают столь дорогой масштабный проект.
Зачем это Китаю и важность для политики
Это демонстрация силы и научная разведка одновременно.
Миссия «Чанъэ-4» — это пробный шар перед большой игрой. Китай планирует построить Международную лунную исследовательскую станцию (ILRS) вместе с Россией и другими странами.
База будет на южном полюсе Луны, где есть кратеры вечной тени со льдом. Вода — это ракетное топливо, кислород, сырьё для жизнеобеспечения. Кто контролирует воду на Луне, тот контролирует лунную экономику.
Но чтобы строить базу, нужно понимать, как работать на Луне. «Чанъэ-4» доказала: техника выживает, связь работает, наука идёт.
Дальше — разведка южного полюса, отработка технологий добычи ресурсов, 3D-печать конструкций из реголита.
А американцы? Высадка людей запланирована на 2026 год (хотя сроки уже сдвигали). США тоже нацелились на южный полюс. И тут начинается космическая гонка нового поколения. Не кто первый высадится, а кто первый построит постоянную базу. Кто первый начнёт добывать воду. Кто первый сделает Луну не просто флагом в пыли, а рабочим форпостом.
Китай пока впереди по части автоматических миссий. США пока впереди по части пилотируемых полётов (хотя и не были на Луне 50 лет). Это как шахматная партия, где ещё не ясно, кто выиграет.