Путешествия к Луне

Как ни странно, ближайшее к нам планетное тело, Луна, сегодня изучена хуже по сравнению, например, с гораздо более удаленным Марсом. Долгое время бытовало довольно близорукое представление о том, что после посещения Луны человеком это тело уже не представляет интереса в качестве объекта интенсивных космических исследований. До сих пор те, кто определяет политику в освоении космоса, не смотрели на естественный спутник Земли как на часть инфраструктуры нашей цивилизации, необходимую для ее выживания. Пока еще не начаты развернутые и целенаправленные исследования возможных природных ресурсов Луны, поэтому наши знания о лунных ресурсах все еще носят фрагментарный характер.

Наиболее мощным источником космической энергии для нас служит Солнце. Солнечная энергетическая система на лунной поверхности может собирать эту энергию и передавать на Землю с помощью высокочастотных излучателей (СВЧ — системы). Такая система могла бы обеспечить промышленно значимый энергетический выход уже к 2050 г.

Другим известным в настоящее время энергетическим ресурсом Луны является гелий-3, присутствующий в поверхностном слое лунного грунта. Этот изотоп (³Не) можно использовать в наземных реакторах, работающих на принципе термоядерного синтеза, в реакции «дейтерий + гелий-3» (D + ³

Не→⁴Не + р + 18,4 МэВ). По оценкам, 1 т гелия-3 может обеспечивать в течение месяца получение 0,1 ТВт энергии, так что все энергетические потребности нашей цивилизации при их нынешнем уровне могут быть покрыты за счет ежемесячной добычи всего 130 т гелия-3. Основными преимуществами этого способа производства энергии будут значительное снижение выделения газов, способствующих возникновению парникового эффекта (СО₂

и др.), практически полное отсутствие радиоактивных отходов и резкое уменьшение потребностей в добыче и сжигании угля, нефти и газа.

Но гелий-3 в естественном состоянии практически отсутствует на Земле: полное количество этого ценного изотопа на нашей планете составляет не более 1 т. Его основным источником в околоземном пространстве является так называемый «солнечный ветер» — поток заряженных частиц, испускаемый нашим светилом. До поверхности Земли, защищенной радиационными поясами, эти частицы не доходят. На Луне же, которая не обладает магнитным полем, аналогичным земному, отсутствует и подобная защита. В течение миллиардов лет рыхлый поверхностный слой Луны насыщался гелием-3. По оценкам, основанным на анализе образцов лунного грунта, запасы гелия-3 на Луне составляют около 10 млн т, во всяком случае, никак не менее 0,5 млн т. Эти запасы, использованные как ядерное топливо, могли бы обеспечить энергетические потребности человечества в течение нескольких тысяч лет. Инженеры уже создали эскизные проекты автоматических агрегатов для добычи гелия-3 на Луне. Каждая такая машина способна перерабатывать сотни тонн лунного грунта в час. Если внутри рабочей камеры за счет солнечных нагревателей поднять температуру до 800 °C, то из обрабатываемого лунного вещества будет извлечено примерно 90 % газа.

Создание промышленного комплекса на Луне потребует использования значительного количества конструкционных материалов. Несложные подсчеты убеждают, что доставка необходимых составляющих с Земли оказывается весьма нерентабельной. Реальная схема построения лунных комплексов должна предусматривать использование лунных материалов. Без учета технологических проблем самая общая оценка показывает, что лунный карьер размерами 100×100 м²

и глубиной всего 10 м может обеспечить получение 40 тыс. т кремния, от 80 до 90 тыс. т кислорода, от 15 до 30 тыс. т алюминия, от 5 до 25 тыс. т железа, 9 тыс. т титана.

Располагая подобными материальными ресурсами, Луна обладает еще одним достоинством — своим положением на околоземной орбите. Создание крупных орбитальных станций около Земли неизбежно потребует существенных затрат. Например, для доставки с Земли на геостационарную орбиту полезного груза общей массой в 1 млн т потребуется израсходовать около 300 млн т топлива и примерно 2,5 млн т конструкционных материалов. При этом в земную атмосферу поступит около 40 млн т загрязняющих веществ. С другой стороны, в случае доставки такого же по массе полезного груза с Луны потребуется всего лишь 90 млн т топлива. Принципиально существует и другая возможность — вынести все энергоемкое и вредоносное производство на Луну, а на Землю доставлять лишь готовый продукт.

7.4. Доживем ли?

Итак, пока мы не приступили к выполнению программы индустриализации космоса, наше будущее зависит от количества энергии, которую мы во всё большем количестве производим на Земле.