Что выгодно добывать на Луне в ближайшем будущем?

В последние несколько лет исследования Луны активизировались. Начинается как бы вторая лунная гонка. Поверхность нашего естественного спутника бороздят луноходы – американский, японский, арабский и индийский. Свою лепту вносят орбитальные аппараты США, Индии, Европейского космического агентства.

США возобновили программу исследования Луны с участием астронавтов: в 2026 году пилотируемый корабль «Артемида-3» совершил облёт Луны и благополучно вернулся на Землю, как в конце 1960-х годов «Аполлон-8». До высадок на поверхность дело пока не дошло, поскольку нужны ещё отработки космических манёвров на околоземной орбите. Однако я полагаю, что в ближайшем будущем это произойдет.
 
Что на Луне будет делать экипаж в наше время? Ясно, что исследовать Луну, устанавливать и налаживать аппаратуру для астрономических исследований и наверняка вести геологическую (точнее лунологическую) разведку с целью последующей добычи там полезных минералов с отправкой на Землю.

Пишут о том, что на Луне есть редкоземельные элементы, в том числе платиновой группы. Однако, насколько богаты лунные недра ими и в каких именно областях, пока точно неизвестно. Способы добычи, обогащения лунных минералов, отправки их на Землю требуют тщательной разработки. Но ясно, что такие вещества будут очень дороги, гораздо дороже, чем добытые на Земле аналоги. Как говорится, «за рекой телушка полушка, да провоз дорог».  Будет ли стоить овчинка выделки? В ближайшие пару десятилетий, пока все упомянутые вещества есть на Земле, думаю, нет. А в отдалённом будущем, возможно, их придётся добывать на Луне, если на Земле их месторождения истощатся и не откроют новые залежи, к примеру, редкозёмов и платиноидов, нужных для работы электронных устройств.

Однако есть на Луне одно вещество, которое буквально лежит на поверхности в составе лунного грунта реголита, где накопилось тонким слоем за миллиарды лет под воздействием солнечного ветра. Это изотоп гелий-3 в связанном виде, который может быть топливом термоядерных реакторов, только не всех. Он точно не для токамаков, работающих на смеси дейтерия и трития – тяжелых изотопов водорода. Токамак — это устройство для осуществления управляемого термоядерного синтеза, основанное на магнитном удержании плазмы. Само слово — это сокращение от «тороидальная (то есть в форме бублика) камера с магнитными катушками».  Токамаки принадлежат России, США, Франции, Японии, Китаю и Казахтану. Но это пока экспериментальные установки, а не промышленные. Самое большое время удержания плазменного шнура термоядерного синтеза единожды достигнуто во Франции и составило только 6,5 минут.

А термоядерный реактор на дейтерии и гелии-3 – это разработка на начальной стадии, которая в ближайшем будущем ещё не будет доведена до уровня промышленной установки. Достаточно сказать, что там для запуска термоядерной реакции нужен разогрев плазмы до 600 млн градусов, что порождает массу проблем. Гелий-3 крайне редок и трудно добываем на Земле, что делает Луну потенциальным источником сырья. Только вот добывать гелий-3 там вряд ли экономически целесообразно.
На Земле сейчас гелий-3 не добывается из природных источников, а создаётся при распаде искусственно полученного трития. Тритий производится как компонент для термоядерного оружия путём облучения изотопов бора-10 и лития-6 в ядерных реакторах. Стоимость литра гелия-3 получается порядка 930 долларов США.

Тонна лунного грунта (в тончайшем приповерхностном слое) содержит порядка 0,01 г гелия-3. Исходя из плотности гелия-3, получаем, что в 1 литре 0,18 г этого элемента. Чтобы такое количество добыть на Луне, надо переработать 18 т тонкого слоя реголита. И для чего? Чтобы заработать меньше 1000 долларов? Это экономически неэффективно, ещё ведь и доставить на Землю его надо.
 
Чтобы собрать гелия-3 на 1 млн долларов, надо переработать более 19 тысяч тонн реголита. Долго же придётся добывающему комбайну ездить по поверхности Луны, перерабатывая реголит! Поэтому академик РАН Лев Зелёный заявил о практической бесполезности добычи гелия-3 на Луне: «…если человечество когда-нибудь решит задачу удержания сверхгорячей плазмы, нам уже не понадобится никакой лунный гелий-3, обойдемся бором. Так что пока с колумбовыми обещаниями у нас сложности, сильно обогатиться за счет Луны в материальном плане вряд ли получится». (В мире науки, № 11, 2018).

Как экономист-математик я с академиком полностью согласна. Ведь ещё не создан работающий термоядерный реактор на гелии-3, этот изотоп ныне используется в основном в научных исследованиях: в счетчиках нейтронов и для получения сверхнизких температур, а также в некоторых медицинских аппаратах. Гелия-3, полученного из бора-10 и лития-6, для таких целей вполне достаточно.

Я полагаю, что в ближайшем будущем человечеству вряд ли будет выгодно что-либо добывать на Луне в значительных масштабах, лучше сосредоточится на её изучении, геологоразведке и астрономических исследованиях. А астронавты или космонавты хоть и будут посещать наш естественный спутник, но исследования с помощью автоматических станций останутся предпочтительными как более дешёвые, безопасные для человека и эффективные во многих областях.

Иллюстрация взята с сайта https://cdn.iphones.ru