Наука и Anno 2205. Что на самом деле можно добывать на Луне?
Луна — не лучший выбор для будущих покорителей космоса. Магнитного поля нет, атмосфера эфемерна, жизнью и не пахло никогда. Но есть у нашего маленького верного спутника одно преимущество, которого прочие небесные тела лишены: она рядом, буквально рукой подать, полет к ней занимает считанные дни. Это вам не долгие годы на гипотетический марсианский вояж. Поэтому лунные богатства в Anno 2205 уже находятся в распоряжении землян. Однако логичны ли игровые достижения с точки зрения официальной науки?
Гелий-3
Все разговоры о лунных полезных ископаемых неизменно начинаются с гелия-3. В Anno 2205 это ресурс, добывающийся в шахтах, пробитых в толще лунных кратеров. Из него получают топливо для термоядерных реакторов, которые без труда решают энергетическую проблему и на Луне, и на Земле.
И тут Anno не так уж сильно грешит против истины.
Гелий-3 — изотоп обычного гелия, более легкий и зверски полезный, если взглянуть с правильной стороны. В нужных условиях (например, миллиард градусов по Цельсию— в лучшем случае) он вступает в термоядерную реакцию с дейтерием.
Чем это хорошо? Да тем, что ни гелий-3, ни дейтерий, ни продукты их синтеза не создают сумасшедшей наведенной радиоактивности. Вместо неуловимой орды нейтронов эта реакция порождает скромную ватагу протонов, а их гораздо проще выловить и применить уже в другой реакции. КПД — космический, конструкция реактора не страдает от бесконечных нейтронных бомбежек, а параноики спокойны: даже самая жуткая авария на таком объекте не приведет к катастрофе. По примерным прикидкам, одна тонна гелия-3 сравнима по выхлопу с пятнадцатью, а то и двадцатью миллионами тонн нефти (так утверждает академик РАН Эрик Галимов).
Вообще-то гелий-3 добывается и на нашей планете, но не из окружающей среды. Его создают в лабораториях и в лабораторных же количествах. Даже если всю Землю растворить в колбе и выжать весь гелий-3, получится что-то около тридцати пяти тысяч тонн, что ну никак не решает энергетическую проблему.
Другое дело — Луна. Гелий-3, если не вдаваться в подробности, это детище солнечного ветра, не долетающего до поверхности планеты благодаря магнитному полю (спасибо, магнитное поле! без тебя мы тут изжарились бы в мелкий пепел). Поэтому весь земной гелий-3 хранится в мантии, да и хранится-то сущая ерунда. Луна же ничем не защищена от солнечного ветра, и одна тонна лунного грунта содержит одну сотую грамма гелия-3. Что, негусто? А если я скажу, что в сумме это составит 500 миллионов тонн? На сколько тысяч лет они насытят промышленность нашей планеты?
Разумеется, не все так радужно, как хотелось бы. Перед учеными, инженерами и энергетиками все еще стоят крупные препятствия. Тонна гелия-3 обойдется в миллиард долларов — без учета доставки на Землю. И дело даже не в трудности добычи, с такой концентрацией это вполне разрешимая инженерная задача. Но как получить бешеную температуру для реакции? Как приземлить хотя бы одну тонну гелия-3?
Самое смешное, что Anno 2205 заочно решает проблему доставки гелия-3 на Землю. Его просто используют прямо на Луне. Земляне же получают готовую энергию с помощью луча. А вот за беспроводной передачей энергии пожалуйте к товарищу Тесле. Но он, к несчастью, уже ничего дельного не скажет.
Титан
Бесценный металл, открывший для человечества столько новых дверей, сколько в свое время открыли железо и алюминий. Легкий и вместе с тем прочный металл; его сплавы — основа авиа-, ракето- и кораблестроения. Я уж молчу про титановые зубные имплантаты, которые срастаются с костью.
Однако титан с успехом добывают и на Земле. Почему же в Anno 2205 именно с титановых шахт начинается освоение Луны?
Как и в случае с гелием-3, наш естественный спутник вновь выигрывает за счет концентрации. Земная кора содержит в среднем 0,57% титана, а лунный грунт — от 1% до 10%. Представьте, насколько это облегчает добычу. Не удивительно, что в Anno 2205 титановые пластины служат основным строительным материалом. Откуда на Луне столько титана? Есть мнение, что он остался на поверхности после застывания небесного тела, хотя должен был перемешаться с остальной массой и, как тяжелый элемент, осесть ближе к центру.
Мало того, порода, которая в основном и содержит титан в условиях Луны, — это ильменит. Кроме титана ильменит вмещает в себя железо и — виват! — кислород. На Земле-то ильменитовый кислород никому особо не нужен, а вот на Луне он пригодился бы колонистам (кстати, в Anno 2205 лунные поселенцы добывают кислород изо льда, но об этом позже). Наконец, работать с титановыми деталями на Луне куда проще — не нужно защищать сварной шов от воздуха, благо его там нет.
Другие же материалы не так хорошо годятся для Луны. Алюминий еще надо найти в достаточном количестве, а сталь — даже если опустить сложности с ее получением — плохо переносит низкие температуры.
В чем же проблема? Доставка титана на Землю нерентабельна. Но жителям Луны титан пригодился бы весьма и весьма, благо существующие технологии обработки ильменита можно перенести и в безвоздушные условия. Похоже, Ubisoft Blue Byte правы — жилища и фабрики на Луне построят из титана.
Крип-породы
Для производства сложной техники необходима куча редкоземельных металлов. На Земле их вам с радостью пришлют, например, из Китая, который в последние годы умудрился потерять свою монополию в этой сфере (с 95% рынка его доля упала до 85%). Почему Китай? Да потому что только в Китае сумели начхать на загрязнения, неизменно сопровождающие добычу редкоземельных металлов. На Луне, очевидно, большую часть техники предстоит собирать своими силами, не дожидаясь дорогущих поставок с Земли.
В Anno 2205 эта проблема решается с помощью крип-пород, они же криповые нориты. Это магматические породы с весьма удобным для будущих колонистов составом. Нориты — вместилище целой плеяды тяжелых элементов, которые ой как непросто найти в других породах, и своеобразный антипод другой важной лунной породы, анортозитовой — из нее в основном и состоит лунная кора. А из криповых норитов состоят лунные горы.
Почему же «криповые»?
Хотя тут так и просится родство со словом «creepy» (жуткий), все куда сложнее. Это аббревиатура: K — калий, REE — редкоземельные металлы, P — фосфор. Именно эти элементы входят в состав криповых норитов. Кроме того, эти породы богаты кремнием, без которого не обойтись в электронике. И алюминий в них можно отыскать, но его роль уже не так значительна, титан добыть гораздо проще, а проку от него больше.
Вообще, подобные базальтовые породы на нашем земном шарике либо лежат в недосягаемых глубинах, либо в редких местах вылезают на поверхность. На Луне нет осадочных пород, поэтому ни «морские» базальты (именно они придают лунным морям темный цвет), ни криповые нориты не скрыты от глаз людских.
Не удивительно, что в игре «криповые» породы используются и при создании биоусилителей, и для многих других задач. Их состав к этому располагает, а добыча облегчается, ведь лунный ландшафт лишен тех препятствий, что есть на Земле.
Водяной лед
Мы очень долго ждали подтверждения того, что на Марсе есть вода. Забавно, что на планете, которая некогда могла быть живой, так долго искали воду. А на Луне — идеально мертвом небесном теле — она хранится целыми пластами.
Anno 2205 даже почти не приукрашивает реальность. В игре водяной лед добывается в шахтах во все тех же кратерных склонах. А на настоящей Луне ледяные массивы содержатся именно там, в виде вкраплений. И все благодаря кометам, которые миллионы лет бомбили поверхность Луны.
Конечно, игра немного грешит против истины, позволяя в одном кратере и лед ковырять, и ставить солнечные батареи. В 2012 году лед все-таки обнаружили в кратере Шеклтона, названном в честь ирландского полярника, который не раз организовывал экспедиции на Южный полюс. И кратер его имени тоже расположен на Южном полюсе, только на Луне. Это обеспечивает кое-какие трудности: в тех краях почти никогда не восходит Солнце.
Именно это спасло от испарения последние крохи льда (5—10%, не такие уж крохи, в принципе). Тому же Марсу его атмосфера сослужила скверную службу. Она позволяет солнечному свету проникать в самые укромные уголки (не считая геологически изолированных).
Полярный лед — это здорово, и вечная ночь в некотором роде даже играет тут на руку, позволяя избежать лишних радиационных ванн и перегрева систем. Однако если лунные колонисты решат использовать солнечную энергию — весьма удобно, никакая погода не помешает, — им придется преодолевать нешуточные расстояния, чтобы разместить солнечные батареи. Или не придется, если они смогут собрать термоядерные реакторы, растапливаемые гелием-3.
Однако это уже проблемы не космической, а лунной логистики. В конце концов, полулитровая бутылочка воды без газа, привезенная на Луну, будет стоить не меньше полусотни тысяч долларов. Можно и повозиться с инфраструктурой, чтобы NASA и Роскосмос по миру не пошли.
Хищное разграбление Луны, конечно, весьма привлекательно выглядит для тех, кто наблюдает небо с калькулятором. Подобное стремление чревато необратимыми потерями для науки, считает доцент кафедры астрономии и космической геодезии Института физики КФУ Михаил Иванович Шпекин.
Вот что он думает по этому поводу.
Добыча полезных ископаемых на Луне вполне может оказаться не самым перспективным занятием. Те же полезные ископаемые хранят в себе многочисленные астероиды и кометы Солнечной системы. Известны уже и проекты частных предприятий по доставке их вещества на Землю. Луна в этом плане может стать важнее для землян в своем «первозданном» виде.
Взять ту же лунную пыль. Для добычи гелия-3, судя по сегодняшним оценкам, придется собрать пыль едва не ли со всей лунной поверхности. А результаты исследования физических свойств лунной пыли, открытые в последние годы, указывают на ее важнейшую роль в изучении характеристик окололунного пространства.
В частности, аспиранты из США обнаружили способность лунной пыли накапливать электрические заряды. Особенно в условиях лунной ночи. Это, в свою очередь, приводит к образованию пылевых вихрей и, как следствие, к образованию «залежей» пыли толщиной в несколько метров! Понятно, что, лишив Луну пылевой оболочки в процессе добычи гелия-3, мы лишимся самой возможности изучать поверхность в естественном виде. Это всего лишь один пример.
Между тем территория Луны хранит в себе следы многочисленных событий, изучение которых представляет большую научную ценность. Например, исследование молодых ударных кратеров. Или изучение очагов эндогенной активности лунных недр. Поиск и обследование неостывших ударных кратеров на предмет наличия магматической камеры. И многие другие не менее актуальные задачи и проекты, связанные с исследованием и освоением лунной территории.
Ученые смотрят на Луну как на археологический памятник всей Солнечной системе на геологической шкале времени. Надо лишь научиться правильно с ней обращаться. И для этого не обязательно ее раскапывать.
Если не принимать в расчет некоторые детали, Anno 2205 описывает очень правдоподобную картину освоения Луны.
Конечно, еще не преодолены многие препятствия, от коммерческого «А зачем нам колонизировать Луну?» и до биологического «Где же мы посадим лунную картошку?». Тем не менее большинство таких препятствий (за исключением реакции гелия-3 с дейтерием, где нужна невероятно высокая температура) не требует долгих изысканий. Всё, что нужно, — политическая воля и внимание публики. Те же Штаты тратят в этом году на оборонку 502 миллиарда долларов, а бюджет NASA — немногим больше семнадцати. И мы не отстаем: Россия отдает военщине 50 миллиардов, а Роскосмосу — меньше трех.
Источник
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:
- Базальты лунных морей (пироксен, плагиоклаз, ильменит, оливин).
- KREEP-породы (калий, фосфор, редкоземельные элементы).
- 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