Что добывается с лун

Полезные ископаемые на Луне: теории, проекты добычи, состав почвы и необходимый уровень технологического развития

Луна – естественный спутник Земли. Полвека назад человек впервые ступил на его поверхность. С тех пор появились реальные возможности для непосредственных научных исследований поверхности и недр этого небесного объекта. Есть ли на Луне полезные ископаемые? Что это за ресурсы, и можно ли их добывать? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей статье.

Луна и ее внутренняя структура

У нашей планеты имеется лишь один естественный спутник – Луна. Это самый близкий к Солнцу спутник в пределах всей Солнечной системы. От Земли Луна находится на расстоянии в 384 тысячи километров. Ее экваториальный радиус равен 1738 км, что примерно соответствует 0,27 земного радиуса.

Прежде чем рассказывать о полезных ископаемых на Луне, следует максимально подробно описать внутреннюю структуру этого небесного тела. Итак, что известно ученым на сегодняшний день?

Как и планета Земля, Луна состоит из ядра, мантии и внешней коры. Лунное ядро относительно небольшое (всего 350 км в диаметре). В нем содержится много жидкого железа, также встречаются примеси никеля, серы и некоторых других элементов. Вокруг ядра находится слой частично расплавленного вещества, возникший в результате кристаллизации магмы около 4 миллиардов лет назад (вскоре после образования самой Луны).

Мощность лунной коры изменяется от 10 до 105 километров. Причем ее толщина заметно меньше на той стороне спутника, которая обращена к Земле. Глобально в лунном рельефе можно выделить две зоны: гористую материковую и пониженную – так называемые лунные моря. Последние – это не что иное, как огромные кратеры, сформировавшиеся в результате бомбардировки поверхности Луны астероидами и метеорами.

Поверхность Луны

Мы уже привыкли осознавать, что под нашими ногами находится многометровая толща осадочных пород – известняков, песчаников, глин. Но Луна – не Земля. Здесь все устроено по-другому, и горных пород осадочного происхождения здесь попросту нет и быть не может. Вся поверхность нашего спутника покрыта реголитом или «лунным грунтом». Это смесь мелкообломочного материала и тонкодисперсной пыли, образованная в результате постоянной метеоритной бомбардировки.

Толщина реголитного слоя Луны может достигать нескольких десятков метров. А на некоторых участках поверхности она не превышает и двух сантиметров. Внешне этот слой напоминает серо-коричневое одеяло из пыли. Кстати, сам термин «реголит» происходит от двух греческих слов: «литос» (камень) и «реос» (одеяло). Любопытно, что по своему запаху реголит напомнил астронавтам аромат пережженного кофе.

Следует отметить, что себестоимость транспортировки одного килограмма вещества с Луны оценивается примерно в 40 тысяч долларов. Тем не менее американцы, в общей сложности, уже доставили на Землю свыше 300 килограммов реголита с разных участков поверхности спутника. Это позволило ученым провести тщательный анализ лунного грунта.

Как оказалось, реголит рыхлый и достаточно неоднородный. При этом он хорошо слипается в комочки, что объясняется отсутствием окисной пленки. В верхнем слое реголита (не глубже 60-тисантиметров) преобладают частички размером до одного миллиметра. Лунный грунт полностью обезвожен. В его основе – базальты и плагиоклазы, которые по своему составу практически аналогичны земным.

Итак, есть ли под слоем реголита какие-либо полезные ископаемые на Луне? Об этом вы узнаете далее из нашей статьи.

Полезные ископаемые на Луне: полный список

Не стоит забывать, что Земля и Луна – это, по сути, единокровные сестры. Поэтому вряд ли недра нашего единственного спутника скрывают в себе какие-либо минеральные сенсации. Но все же, какие полезные ископаемые есть на Луне? Давайте разбираться.

Нефть, уголь, природный газ… Этих минеральных ресурсов на Луне нет и быть не может, ведь все они – биогенного происхождения. Так как на нашем спутнике нет ни атмосферы, ни органической жизни, их формирование попросту невозможно.

Однако в недрах Луны залегают различные металлы. В частности, железо, алюминий, титан, торий, хром, магний. В составе лунного реголита также обнаружены калий, натрий, кремний и фосфор. С помощью автоматической межпланетной станции Lunar Prospector, запущенной в 1998 году, удалось также определить локализацию того или иного металла на лунной поверхности. Так, например, выглядит карта распространения тория на Луне:

В целом все лунные породы и минералы можно условно поделить на три группы:

1. Базальты лунных морей (пироксен, плагиоклаз, ильменит, оливин).
2. KREEP-породы (калий, фосфор, редкоземельные элементы).
3. ANT-породы (норит, троктолит, анортозит).

Помимо всего прочего, на Луне также были обнаружены значительные запасы воды в виде льда (в общей сложности около 1,6 млрд тонн).

Гелий-3

Пожалуй, главным и наиболее перспективным в плане освоения ископаемым на Луне является изотоп гелий-3. Земляне рассматривают его как возможное термоядерное топливо. Так, по мнению американского астронавта Гаррисона Шмидта, добыча этого легкого изотопа гелия в ближайшем будущем сможет решить проблему энергетического кризиса на Земле.

Гелий-3 в научных кругах нередко называют «горючим будущего». На Земле он встречается крайне редко. Все запасы этого изотопа на нашей планете оцениваются учеными не более чем в одну тонну. Исходя из этого, стоимость одного грамма вещества равна одной тысяче долларов. При этом один грамм гелия-3 способен заменить до 15 тонн нефти.

Стоит отметить, что наладить процесс добычи гелия-3 на поверхности Луны будет нелегко. Беда в том, что в одной тонне реголита содержится всего лишь 10 мг ценного топлива. То есть для освоения данного ресурса на поверхности нашего спутника нужно будет построить настоящий горно-обогатительный комплекс. Очевидно, что в ближайшие десятилетия это неосуществимо.

Проекты по добыче полезных ископаемых на Луне

Человечество уже всерьез задумывается и о колонизации Луны, и об освоении ее минеральных ресурсов. Теоретическая добыча полезных ископаемых на Луне вполне возможна. Но вот практически осуществить это очень непросто. Ведь для этого на поверхности нашего спутника нужно будет создать соответствующую промышленную инфраструктуру. Причем все необходимое придется привезти с Земли – материалы, воду, топливо, технику и т. д.

Тем не менее определенные проекты уже разрабатываются. Так, американская компания SEC планирует всерьез заняться добычей лунного льда и производством на его основе топлива для космических кораблей. Для этого планируется использовать как роботов, так и живых людей. NASA еще в конце 2017 года объявила о приеме заявок с технологическими предложениями по добыче ресурсов на космических объектах. Специалисты этого ведомства надеются, что добыча полезных ископаемых станет реальностью уже к 2025 году.

А вот Китай всерьез заинтересован редкоземельными элементами, которые содержатся в лунной коре. Для изучения и освоения этого ресурса страна планирует основать на Луне специальную исследовательскую базу. Не отстает от ведущих космических держав и Российская Федерация. К 2025 году Роскосмос планирует создать серию роботов для добычи полезных ископаемых на Луне.

В заключение…

Полезных ископаемых на Луне как таковых нет. По крайней мере, в нашем, земном, понимании этого термина. Тем не менее в лунной коре, в частности, в реголите обнаружен целый ряд металлов. Среди них – железо, алюминий, титан, торий, хром, магний и прочие. Добыча минеральных ресурсов на поверхности Луны теоретически возможна, однако практически пока не является целесообразной.

Источник

Лунные ресурсы — Lunar resources

Луна имеет значительные природные ресурсы , которые могли бы использоваться в будущем. Потенциальные лунные ресурсы могут включать в себя обрабатываемые материалы, такие как летучие вещества и минералы , а также геологические структуры, такие как лавовые трубы, которые вместе могут способствовать обитанию на Луне . Использование ресурсов на Луне может обеспечить средства снижения стоимости и риска исследования Луны и не только.

Понимание лунных ресурсов, полученных в результате орбитальных миссий и миссий по возврату образцов, значительно расширило понимание потенциала использования ресурсов на месте (ISRU) на Луне, но этих знаний пока недостаточно, чтобы полностью оправдать выделение крупных финансовых ресурсов на реализацию. кампания на основе ISRU. Определение наличия ресурсов будет стимулировать выбор участков для поселения людей.

СОДЕРЖАНИЕ

Обзор

Лунные материалы могут способствовать дальнейшему исследованию самой Луны, способствовать научной и экономической деятельности в непосредственной близости от Земли и Луны (так называемое цислунное пространство), или они могут быть импортированы на поверхность Земли, где они будут вносить непосредственный вклад в глобальную экономику. . Реголит ( лунный грунт ) получить проще всего; он может обеспечивать защиту от радиации и микрометеороидов, а также строительный и дорожный материал путем плавления. Кислород из оксидов лунного реголита может быть источником метаболического кислорода и окислителя ракетного топлива. Водяной лед может обеспечить воду для защиты от радиации , жизнеобеспечения , кислорода и ракетного топлива. Летучие вещества из постоянно затененных кратеров могут давать метан ( CH
4 ), аммиак ( NH
3 ), диоксид углерода ( CO
2 ) и оксид углерода (CO). Металлы и другие элементы для местной промышленности можно получить из различных минералов, обнаруженных в реголите.

Известно, что Луна бедна углеродом и азотом , богата металлами и атомарным кислородом , но их распределение и концентрация до сих пор неизвестны. Дальнейшие исследования Луны покажут дополнительные концентрации экономически полезных материалов, и будут ли они экономически пригодны для использования, будет зависеть от их ценности, а также от энергии и инфраструктуры, доступных для поддержки их добычи. Для успешного использования ресурсов на месте (ISRU) на Луне, выбор места посадки является обязательным, а также определение подходящих наземных операций и технологий.

Разведка с лунной орбиты несколькими космическими агентствами продолжается, и посадочные аппараты и марсоходы исследуют ресурсы и концентрации на месте (см .: Список миссий на Луну ).

Ресурсы

Солнечная энергия , кислород и металлы — богатые ресурсы на Луне. Элементы, о которых известно, что они присутствуют на поверхности Луны, включают, среди прочего, водород (H), кислород (O), кремний (Si), железо (Fe), магний (Mg), кальций (Ca), алюминий (Al), марганец. (Mn) и титан (Ti). Среди наиболее распространенных — кислород, железо и кремний. Содержание атомарного кислорода в реголите оценивается в 45 мас.%.

Солнечная энергия

Дневной свет на Луне длится примерно две недели, затем примерно две недели — ночь, в то время как оба лунных полюса светятся почти постоянно. Южный полюс лунное имеет область с кратерами венцов , подверженных постоянной вблизи солнечного освещения, но внутренняя часть кратеров постоянно затененные от солнечных лучей и сохраняют значительное количество водяного льда в их интерьере. Разместив предприятие по переработке ресурсов Луны рядом с южным полюсом Луны, вырабатываемая солнечной энергией электроэнергия позволит почти постоянно работать вблизи источников водяного льда.

Солнечные элементы могут быть изготовлены непосредственно на лунном грунте с помощью марсохода среднего размера (

200 кг) с возможностью нагрева реголита, испарения соответствующих полупроводниковых материалов для структуры солнечного элемента непосредственно на подложке реголита и нанесения металлического покрытия. контакты и межкомпонентные соединения, чтобы завершить полную батарею солнечных элементов прямо на земле.

Система ядерного деления Kilopower разрабатывается для надежного производства электроэнергии, которая могла бы обеспечить создание баз с экипажем на Луне, Марсе и других местах на длительный срок. Эта система идеальна для мест на Луне и Марсе, где производство электроэнергии за счет солнечного света прерывистое.

Кислород

Содержание элементарного кислорода в реголите оценивается в 45% по массе. Кислород часто содержится в богатых железом лунных минералах и стеклах в виде оксида железа . Было описано по крайней мере двадцать различных возможных процессов извлечения кислорода из лунного реголита, и все они требуют больших затрат энергии: от 2 до 4 мегаватт-лет энергии (т.е. 6-12 × 10 13 Дж ) для производства 1000 тонн кислорода. В то время как извлечение кислорода из оксидов металлов также дает полезные металлы, использование воды в качестве сырья — нет.

Совокупные данные, полученные с нескольких орбитальных аппаратов, убедительно указывают на то, что водяной лед присутствует на поверхности у полюсов Луны, но в основном в районе южного полюса. Однако результаты этих наборов данных не всегда коррелируют. Было определено, что совокупная площадь постоянно затененной лунной поверхности составляет 13 361 км 2 в северном полушарии и 17 698 км 2 в южном полушарии, что дает общую площадь 31 059 км 2 . Степень, в которой какие-либо из этих постоянно затененных участков содержат водяной лед и другие летучие вещества, в настоящее время неизвестна, поэтому необходимы дополнительные данные о лунных ледяных отложениях, их распределении, концентрации, количестве, расположении, глубине, геотехнических свойствах и любых других характеристиках. необходимо для проектирования и разработки систем добычи и переработки. Намеренное воздействие LCROSS орбитального аппарата в кратер Кабеус контролировали , чтобы проанализировать полученный мусор шлейф, и был сделан вывод о том , что водный лед должен быть в виде малых ( Южный полюс лунный имеет область с кратерами венцами , подверженных постоянная вблизи солнечного освещение, где интерьер кратеров постоянно затененного от солнечных лучей, что позволяет естественным отлов и сбору водяного льда , которые могут быть добытыми в будущем.

Молекулы воды ( H
2 O ) может быть разложен на его элементы, а именно водород и кислород, и образовать молекулярный водород ( H
2 ) и молекулярный кислород ( O
2 ) для использования в качестве двухкомпонентного ракетного топлива или для производства соединений для металлургических и химических производственных процессов. Только производство топлива, которое было оценено совместной группой промышленных, государственных и академических экспертов, определило краткосрочную годовую потребность в 450 метрических тонн лунного топлива, что соответствует 2450 метрическим тоннам обработанной лунной воды, что принесет 2,4 миллиарда долларов США. дохода ежегодно.

Водород

В солнечном ветре имплантат протоны на реголите, образуя протонированный атом, который представляет собой химическое соединение водорода (Н). Хотя связанного водорода много, остаются вопросы о том, сколько его диффундирует в недра, уходит в космос или в холодные ловушки. Водород потребуется для производства топлива, и он имеет множество промышленных применений. Например, водород можно использовать для производства кислорода путем восстановления ильменита водородом .

Металлы

Железо (Fe) содержится во всех морских базальтах (

14-17% по весу), но в основном оно заключено в силикатных минералах (например, пироксене и оливине ) и в оксидном минерале ильмените в низинах. Добыча может потребовать много энергии, но предполагается, что некоторые заметные лунные магнитные аномалии связаны с уцелевшими метеоритными обломками, богатыми железом. Только дальнейшие исследования на месте позволят определить, верна ли эта интерпретация и насколько пригодны для эксплуатации такие метеоритные обломки.

Свободное железо также присутствует в реголите (0,5% по весу), естественно легированном никелем и кобальтом, и его можно легко извлечь с помощью простых магнитов после измельчения. Эта железная пыль может быть переработана для изготовления деталей с использованием методов порошковой металлургии , таких как аддитивное производство , 3D-печать , селективное лазерное спекание (SLS), селективное лазерное плавление (SLM) и электронно-лучевое плавление (EBM).

Титана

Титан (Ti) может быть легирован железом, алюминием , ванадием и молибденом , среди других элементов, для производства прочных и легких сплавов для авиакосмической промышленности. Он почти полностью присутствует в минерале ильмените (FeTiO ₃ ) в диапазоне 5-8% по весу. Минералы ильменита также улавливают водород (протоны) из солнечного ветра , так что обработка ильменита также будет производить водород, ценный элемент на Луне. Огромные базальты паводков на северо-западном побережье ( Mare Tranquillitatis ) обладают одними из самых высоких концентраций титана на Луне, в них содержится в 10 раз больше титана, чем в горных породах на Земле.

Алюминий

Алюминий (Al) содержится в минерале, называемом анортитом ( CaAl ), с концентрацией в диапазоне 10-18% по весу.
2 Si
2 О
8 ), кальциевый конечный член минерального ряда полевого шпата плагиоклаза . Алюминий является хорошим проводником электричества , а распыленный алюминиевый порошок также является хорошим твердым ракетным топливом при сжигании с кислородом. Для извлечения алюминия также потребуется расщепление плагиоклаза (CaAl ₂ Si ₂ O ₈ ).

Кремний

Кремний (Si) — это металлоид в большом количестве во всем лунном материале с концентрацией около 20% по весу. Огромное значение имеет производство солнечных панелей для преобразования солнечного света в электричество, а также стекла, стекловолокна и разнообразной полезной керамики. Достижение очень высокой чистоты для использования в качестве полупроводника было бы сложной задачей, особенно в лунной среде.

Кальций

Кальций (Ca) — четвертый по распространенности элемент в горных районах Луны, он присутствует в минералах анортита (формула CaAl
2 Si
2 О
8 ). Оксиды кальция и силикаты кальция не только полезны для керамики, но и чистый металлический кальций является гибким и прекрасным проводником электричества в отсутствие кислорода. Анортит редко встречается на Земле, но в изобилии на Луне.

Кальций также можно использовать для изготовления солнечных элементов на основе кремния , требующих лунного кремния, железа, оксида титана, кальция и алюминия.

Магний

Магний (Mg) присутствует в магмах и лунных минералах пироксене и оливине , поэтому предполагается, что магний более распространен в нижней части лунной коры. Магний имеет множество применений в качестве сплавов для авиакосмической, автомобильной и электронной промышленности.

Редкоземельные элементы

Редкоземельные элементы используются для производства всего: от электрических или гибридных транспортных средств, ветряных турбин , электронных устройств и технологий экологически чистой энергии. Несмотря на свое название, редкоземельные элементы — за исключением прометия — относительно многочисленны в земной коре . Однако из-за своих геохимических свойств редкоземельные элементы обычно рассредоточены и не часто обнаруживаются сконцентрированными в редкоземельных минералах ; в результате экономически эксплуатируемые рудные месторождения встречаются реже. Основные запасы существуют в Китае, Калифорнии, Индии, Бразилии, Австралии, Южной Африке и Малайзии, но на Китай приходится более 95% мирового производства редкоземельных элементов. (См .: Редкоземельная промышленность Китая .)

Хотя текущие данные свидетельствуют о том, что редкоземельные элементы менее распространены на Луне, чем на Земле, НАСА рассматривает добычу редкоземельных минералов как жизнеспособный лунный ресурс, поскольку они демонстрируют широкий спектр промышленно важных оптических, электрических, магнитных и каталитических свойств.

Гелий-3

По одной из оценок, солнечный ветер выпал на поверхность Луны более 1 миллиона тонн гелия-3 ( 3 He). Материалы на поверхности Луны содержат гелий-3 в концентрациях от 1,4 до 15 частей на миллиард ( частей на миллиард ) в освещенных солнцем областях и могут содержать концентрации до 50 частей на миллиард в постоянно затененных областях. Для сравнения, содержание гелия-3 в атмосфере Земли составляет 7,2 частей на триллион (ppt).

Некоторые люди с 1986 года предложили использовать лунный реголит и использовать гелий-3 для ядерного синтеза , хотя по состоянию на 2020 год действующие экспериментальные термоядерные реакторы существовали десятилетиями — ни один из них еще не производил электричество в коммерческих целях. Из-за низких концентраций гелия-3 любое горнодобывающее оборудование должно обрабатывать чрезвычайно большие количества реголита. По некоторым оценкам, для получения 1 грамма (0,035 унции) гелия 3 необходимо переработать более 150 тонн реголита. Китай приступил к осуществлению Китайской программы исследования Луны для исследования Луны и изучает перспективы добычи полезных ископаемых на Луне, в частности, в поисках изотопа. гелий-3 для использования в качестве источника энергии на Земле. Не все авторы считают, что внеземное извлечение гелия-3 осуществимо, и даже если бы было возможно извлекать гелий-3 с Луны, ни одна конструкция термоядерного реактора не вырабатывала больше выходной мощности термоядерного синтеза, чем потребляемая электрическая, что противоречит цели. Еще одним недостатком является то, что это ограниченный ресурс, который может быть исчерпан после добычи.

Углерод и азот

Углерод (C) потребуется для производства лунной стали , но он присутствует в лунном реголите в следовых количествах (82 частей на миллион), вносимых солнечным ветром и ударами микрометеоритов.

Азот (N) был измерен в образцах почвы, привезенных на Землю, и он существует в следовых количествах при уровне менее 5 частей на миллион. Он был обнаружен в виде изотопов 14 N, 15 N и 16 N. Углерод и фиксированный азот потребуются для сельскохозяйственной деятельности в закрытой биосфере .

Реголит для строительства

Развитие лунной экономики потребует значительного количества инфраструктуры на лунной поверхности, развитие которой будет во многом зависеть от технологий использования ресурсов на месте (ISRU). Одним из основных требований будет предоставление строительных материалов для строительства жилых помещений, складских помещений, посадочных площадок, дорог и другой инфраструктуры. Необработанный лунный грунт , также называемый реголитом , можно превратить в пригодные для использования структурные компоненты с помощью таких методов, как спекание , горячее прессование, разжижение , метод литья базальта и 3D-печать . Стекло и стекловолокно легко обрабатывать на Луне, и было обнаружено, что прочность материала реголита может быть значительно улучшена за счет использования стекловолокна, такого как 70% базальтового стекловолокна и 30% смеси ПЭТГ . На Земле были проведены успешные испытания с использованием некоторых имитаторов лунного реголита , включая MLS-1 и MLS-2 .

Лунный грунт , хотя это создает проблему для каких — либо механических подвижных частей, может быть смешана с углеродными нанотрубками и эпоксидами в конструкции телескопа зеркала до 50 метров в диаметре. Несколько кратеров около полюсов постоянно темные и холодные, что создает благоприятные условия для работы инфракрасных телескопов .

В некоторых предложениях предлагается построить лунную базу на поверхности из модулей, привезенных с Земли, и засыпать их лунным грунтом . Лунный грунт состоит из смеси кремнезема и железосодержащих соединений, которые можно сплавить в стеклообразное твердое вещество с помощью микроволнового излучения.

Европейское космическое агентство работает в 2013 году с независимой архитектурной фирмой, протестировали 3D-печатное структуру , которая может быть построена из лунного реголита для использования в качестве основы Луны. Напечатанный на 3D-принтере лунный грунт обеспечит как » радиационную, так и температурную изоляцию. Внутри легкая надувная лодка под давлением с такой же формой купола станет средой обитания для первых поселенцев на Луне».

В начале 2014 года НАСА профинансировало небольшое исследование в Университете Южной Калифорнии с целью дальнейшего развития техники 3D-печати Contour Crafting . Возможные применения этой технологии включают создание лунных структур из материала, который может состоять на 90 процентов из лунного материала, при этом только десять процентов материала требует транспортировки с Земли. НАСА также смотрит на другой метод , который будет включать в себя спекание из лунной пыли с помощью малой мощности (1500 Вт) СВЧ — излучения. Лунный материал будет связан путем нагревания до 1200-1500 ° C (2190-2730 ° F), что несколько ниже точки плавления, чтобы сплавить пыль наночастиц в твердый блок, похожий на керамику и не требующий транспортировка связующего материала с Земли.

Добыча

Есть несколько моделей и предложений о том, как эксплуатировать лунные ресурсы, но лишь немногие из них учитывают устойчивость. Для достижения устойчивости и гарантии того, что будущие поколения не столкнутся с бесплодной лунной пустошью из-за бессмысленных действий, необходимо долгосрочное планирование. Экологическая устойчивость Луны также должна включать процессы, которые не используют и не дают токсичных материалов, и должны минимизировать отходы за счет циклов утилизации.

Разведка

Многочисленные орбитальные аппараты нанесли на карту состав лунной поверхности, в том числе Клементина , лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO), спутник наблюдения и зондирования лунного кратера (LCROSS), орбитальный аппарат Артемиды , SELENE , Lunar Prospector , Chandrayaan и Chang’e , и многие другие. программа советской Луны и Аполлон программа принесли образцы лунных обратно на Землю для обширных исследований. С 2019 года продолжается новая «Лунная гонка», которая включает поиск лунных ресурсов для поддержки баз с экипажем .

В 21 веке Китай взял на себя инициативу Китайской программы исследования Луны , которая реализует амбициозный, поэтапный подход к постепенному развитию технологий и поиску ресурсов для базы с экипажем, запланированной на 2030-е годы. Индийская программа Chandrayaan направлена ​​в первую очередь на понимание лунного круговорота воды и на нанесение на карту местоположения и концентрации минералов с орбиты и на месте . Российская программа « Луна-Глоб» предусматривает планирование и разработку серии посадочных аппаратов, марсоходов и орбитальных аппаратов для разведки и научных исследований и, в конечном итоге, использование методов использования ресурсов на месте (ISRU) для строительства и эксплуатации собственной лунной базы с экипажем в 2030-х годах.

США изучали Луну в течение десятилетий, но в 2019 году они начали внедрять коммерческие службы лунной полезной нагрузки для поддержки программы Artemis с экипажем , направленной на разведку и использование лунных ресурсов для обеспечения долгосрочной базы с экипажем на Луне и в зависимости от извлеченных уроков, затем переходите к миссии на Марс с экипажем . Планировалось, что луноход NASA Resource Prospector будет искать ресурсы в полярном регионе Луны, и он должен был быть запущен в 2022 году. Концепция миссии все еще находилась на стадии предварительной разработки, а прототип марсохода проходил испытания, когда он был отменен в апреле 2018 года. Его научные инструменты будут использоваться вместо этого в нескольких коммерческих посадочных миссиях, заключенных по контракту с новой программой NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS), которая направлена ​​на тестирование различных лунных процессов ISRU путем посадки нескольких полезных нагрузок на нескольких коммерческих роботизированных посадочных модулях и роверы. Первые контракты на полезную нагрузку были заключены 21 февраля 2019 года и будут выполнять отдельные миссии. CLPS будет информировать и поддерживать программу НАСА Artemis , что приведет к созданию лунного поста с экипажем для длительного пребывания.

Европейская некоммерческая организация призвала к глобальному синергетическому сотрудничеству между всеми космическими агентствами и странами вместо «лунной гонки»; эта предложенная концепция сотрудничества называется Лунной Деревней . Moon Village стремится создать видение, в котором может процветать как международное сотрудничество, так и коммерциализация космоса.

Некоторые первые частные компании, такие как Shackleton Energy Company , Deep Space Industries , Planetoid Mines , Golden Spike , Planetary Resources , Astrobotic Technology и Moon Express , планируют частные коммерческие разведывательные и горнодобывающие предприятия на Луне.

Методы экстракции

Обширные лунные моря сложены потоками базальтовой лавы. В их минералогическом составе преобладает комбинация пяти минералов: анортитов (CaAl ₂ Si ₂ O ₈ ), ортопироксенов ( (Mg, Fe) SiO
3 ), клинопироксены ( Ca (Fe, Mg) Si
2 О
6 ), оливины ( (Mg, Fe)
2 SiO
4 ) и ильменита ( FeTiO
3 ), все в изобилии на Луне. Было предложено, чтобы плавильные печи могли обрабатывать базальтовую лаву, чтобы разбить ее на чистый кальций, алюминий, кислород, железо, титан, магний и кварцевое стекло. Необработанный лунный анортит также можно использовать для изготовления стекловолокна и других керамических изделий. Другое предложение предусматривает использование фтора, привезенного с Земли, в качестве фторида калия для отделения сырья от лунных пород.

Правовой статус добычи

Хотя с аппаратов «Луна» были разбросаны вымпелы Советского Союза на Луне, а астронавты «Аполлона» символически установили флаги Соединенных Штатов на местах их посадки , ни одна страна не претендует на владение какой-либо частью поверхности Луны и на международный правовой статус добычи космических ресурсов неясно и противоречиво.

Пять договоров и соглашений международного космического права охватывают «неприсвоение космического пространства какой-либо одной страной, контроль над вооружениями, свободу исследования, ответственность за ущерб, причиненный космическими объектами, безопасность и спасение космических кораблей и космонавтов, предотвращение вредное вмешательство в космическую деятельность и окружающую среду, уведомление и регистрацию космической деятельности, научные исследования и использование природных ресурсов в космическом пространстве и урегулирование споров «.

Россия, Китай и Соединенные Штаты являются участниками Договора по космосу 1967 года , который является наиболее широко принятым договором, насчитывающим 104 стороны. Договор OST предлагает неточные руководящие принципы для новой космической деятельности, такой как разработка Луны и астероидов , и поэтому остается спорным вопрос о том, подпадает ли добыча ресурсов в рамки запретительного языка присвоения или использование охватывает коммерческое использование и эксплуатацию. Хотя его применимость к эксплуатации природных ресурсов остается предметом разногласий, ведущие эксперты в целом согласны с позицией, опубликованной в 2015 году Международным институтом космического права (ISSL) о том, что «ввиду отсутствия четкого запрета на использование ресурсов в Договора по космосу, можно сделать вывод, что использование космических ресурсов разрешено ».

Договор о Луне 1979 года представляет собой предлагаемую структуру законов для разработки режима подробных правил и процедур для упорядоченной эксплуатации ресурсов. Этот договор будет регулировать разработку ресурсов, если она «регулируется международным режимом» правил (статья 11.5), но не было достигнуто консенсуса и не были установлены точные правила для коммерческой добычи полезных ископаемых. Договор о Луне был ратифицирован очень немногими странами и, таким образом, предполагал, что он практически не имеет отношения к международному праву. Последняя попытка определить приемлемые подробные правила эксплуатации закончилась в июне 2018 года после того, как С. Нил Хозенбалл, генеральный советник НАСА и главный переговорщик США по Лунному соглашению, решил, что переговоры по правилам добычи в Лунном соглашении отложено до тех пор, пока не будет установлена ​​возможность эксплуатации лунных ресурсов.

В поисках более четких нормативных указаний частные компании в США побудили правительство США и легализовали космическую добычу в 2015 году, приняв Закон США о конкурентоспособности запусков коммерческих космических объектов в 2015 году . Подобные национальные законы, легализующие внеземное присвоение ресурсов, теперь копируются другими странами, включая Люксембург, Японию, Китай, Индию и Россию. Это вызвало международный правовой спор о правах на добычу полезных ископаемых с целью получения прибыли. В 2011 году юридический эксперт заявил, что международные вопросы «вероятно, будут решены в ходе обычного освоения космоса». В апреле 2020 года президент США Дональд Трамп подписал указ о поддержке добычи на Луне.

Источник