15 000 лет солнечного ветра за четыре часа? Компания из Сиэтла решила попробовать.

«Мы живем в мире дефицита, связанном с Луной».

Вид изнутри вакуумной камеры космического аппарата «Интерлун», где гелий ионизировался и ускорялся, превращаясь в имитатор лунной почвы (реголита) для имплантации. Фото: «Интерлун».

В процессе термоядерного синтеза Солнце производит особенно интересный изотоп гелия, известный как гелий-3. Часть этого гелия-3 покидает Солнечную систему под действием гравитации, участвуя в солнечном ветре — потоке заряженных частиц, распространяющемся по всей Солнечной системе.

На протяжении миллиардов лет этот ветер бомбардировал все небесные тела вблизи Солнца, включая Луну. Поскольку на поверхности Луны отсутствует магнитное поле или атмосфера, нет барьера, препятствующего постоянному потоку этого ветра.

Это означает, что гелий-3 долгое время воздействовал на лунную почву, или реголит. Эти ионы гелия проникают лишь на небольшую глубину в отдельные зерна этой почвы, но периодически метеориты ударялись о лунную поверхность, перемешивая почву и смешивая часть гелия-3 с грунтом, находящимся немного ниже поверхности.

Концентрация гелия-3 не очень высока, возможно, всего 10–20 частей на миллиард в некоторых богатых титаном почвах, которые лучше удерживают ионы гелия. Но на Луне она намного выше, чем на Земле, которая в значительной степени защищена от солнечного ветра.

Можно ли добывать гелий-3 на самом деле?

Наличие гелия-3 на Луне давно привлекает внимание некоторых ученых и инженеров на Земле, в первую очередь геолога и астронавта «Аполлона-17» Харрисона «Джека» Шмитта. В долгосрочной перспективе они считают, что гелий-3 может использоваться для получения энергии посредством термоядерной реакции. Но в ближайшей перспективе существуют более практические применения, такие как охлаждение материалов до сверхнизких температур, медицинские исследования и обнаружение нейтронов. Это делает гелий-3 одним из немногих известных материалов на Луне, который можно было бы добывать и доставлять на Землю с целью получения прибыли.

По этой причине ряд компаний, включая фирму Interlune из Сиэтла, проявили интерес к потенциальной добыче гелия-3 на Луне. Но прежде чем какая-либо компания сможет отправить на Луну полномасштабный экстрактор для попытки просеивания реголита и сбора гелия-3, следует, вероятно, определить, насколько это физически осуществимо.

Но где взять несколько килограммов лунных пород для экспериментов? Единственное крупное хранилище лунного реголита на Земле, Космический центр имени Джонсона, вряд ли предоставит коммерческим компаниям такое количество материала (в полевом центре НАСА хранится чуть более 300 кг нетронутого материала, собранного во время программы «Аполлон») для экспериментов, которые в конечном итоге, вероятно, будут уничтожены. К тому же, большинство имитаторов лунного материала точно воспроизводят свои геологические характеристики, имитируя лунную поверхность и пыль, а не точный химический состав.

«Мы живем в мире дефицита ресурсов на Луне, — заявил изданию Ars Роб Мейерсон, генеральный директор Interlune. — У нас было очень мало времени для работы на Луне. У нас очень мало материала для изучения. У нас очень мало данных».

Создание более совершенного имитатора

Поэтому научная группа компании Interlune под руководством планетолога Элизабет Франк решила проявить изобретательность. Внутри вакуумной камеры в офисе компании ионизированный гелий ускорялся в лунном реголите. Этот процесс имитировал солнечный ветер, обеспечивая эквивалентное воздействие ионов гелия с гораздо большей скоростью. В течение четырех часов в лунный реголит было внедрено количество солнечного ветра, эквивалентное 15 000 годам жизни человека.

Затем ученые компании нагрели этот материал и наблюдали за разложением минералов в процессе, известном как пиролиз. Гелий, внедренный в лунный реголит, высвобождался при тех же температурах, при которых ученые наблюдали выделение гелия-3 из горных пород, доставленных астронавтами программы «Аполлон». Это позволило с уверенностью утверждать, что имитатор точно воспроизводит лунные условия.

Компания Interlune планирует использовать свой новый имитатор для тестирования разрабатываемого ею оборудования для добычи и переработки гелия-3 на Луне, а также предлагать его на продажу другим лунным горнодобывающим компаниям. Цель, когда компания отправит прототип на лунном посадочном модуле в конце этого десятилетия, состоит в том, чтобы протестировать все земные системы в условиях, аналогичных лунным.

«Сходство — это целая дисциплина, — сказал Мейерсон. — Вы имитируете гравитацию, и в прошлом мы летали на параболическом самолете, чтобы имитировать одну шестую гравитации, а также необходимо проводить испытания в вакууме, потому что реголит течет по-разному в вакууме и в атмосфере. А теперь мы можем подобрать имитатор».

Источник: arstechnica.com