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
Полезные ископаемые на Луне
Полезные ископаемые на Луне.
Колонизация соседних небесных тел — задача на далёкую перспективу. Существует множество объективных и субъективных сложностей на этом пути. Но присматриваться к их богатствам и возможностям имеет смысл уже сейчас. Один из наших юных читателей прислал нам заметку о полезных ископаемых на Луне и возможностях их использования.
Луна — единственный естественный спутник Земли. Из-за относительно небольшого расстояния она является потенциальным объектом для добычи полезных ископаемых, а в дальнейшем и колонизации. Мысли об освоении Луны появились очень давно, но раньше (и частично сейчас) планы людей ограничивало слабое развитие технологий и малое количество ресурсов.
Перед тем как начать говорить о развертывании горнодобывающей промышленности на нашем спутнике, следует уяснить для чего нужно развивать горное дело на Луне. Учитывая, прежде всего, те огромные затраты, которые требует этот проект, нужно быть уверенным, что он в принципе окупится. Освоение планет и астероидов для людей неизбежно, ведь нельзя забывать про то что полезные ископаемые Земли не бесконечны, а нужда в них с освоением новых мест, новыми технологиями и ростом населения будет с каждым годом ощутимее.
Выгода разработки недр других небесных тел — в больших залежах чистых, высоко концентрированных полезных ископаемых. Главная проблема в данном случае — способы добычи и перевозки добытого и обработанного. Поэтому наши планы будут оставаться розовыми мечтами до создания эффективных двигателей и топлива для кораблей. Но об этом стоит подумать в следующий раз.
Что будем добывать?
Давайте же сначала разберёмся с основными полезными ископаемыми на Луне. Грунт и кора Луны состоит из двух основных типов пород — анортозита и базальта. Анортозит светлый, потому что он состоит из светлого минерала, называемого плагиоклазным полевым шпатом. Базальт темный, потому что он содержит железосодержащие минералы пироксен, оливин и ильменит, а также вулканическое стекло. Железо, присутствующее в этих минералах, как правило, поглощает свет, делая их темными. А помимо названного выше, кора состоит в основном их кремния, титана, алюминия, хрома, железа, магния, кальция, натрия, кислорода и калия. Следует сказать, что состав породы значительно меняется от участка к участку, потому говорить о Луне в целом в данном контексте трудно.
Основные вещества, которые имеет смысл добывать на Луне — это алюминий, кальций, титан, а также гелий-3. Остановимся на каждом из них по отдельности.
Алюминий — легкий конструкционный металл, хороший проводник. На Луне он встречается достаточно часто, настолько что может даже применяться в качестве горючего. При этом на Земле алюминий представляет собой стратегическое сырьё для авиационой промышленности и ряда других отраслей. Впрочем, для Луны он в качестве конструкционного материала не годится — так как плохо выдерживает огромные перепады темератур. На Луне алюминий встречается в весьма удобной для переработки форме — анортите(СаАl2Si2O8). Это отличный вариант алюминиевой руды, выгодный экономически. По крайней мере, на Луне.
Имеет экономический смысл и использование побочного продукта добычи алюминия из анортита — кальция. Чистый кальциевый металл считается отличным проводником, но не используется на Земле в данном ключе из-за мгновенного сгорания в кислороде. На Луне в её бескислородной среде кальций ведёт себя как самый настоящий лёгкий металл: Его легко формовать, обрабатывать, экструдировать в проволоку, прессовать и забивать. На Земле, впрочем, соединения кальция применяют в основном для изготовления строительных материалов.
Титан — металл, отличающийся прочностью и легкостью, он широчайшим образом используется в аэрокосмический отрасли. На Луне этот металл по большей части встречается в виде химического соединения ильменит (FeTiO3). В значительных количествах он был обнаружен в Аполлонской низменности, а поскольку ильменит на Земле встречается в относительно небольших количествах, добыча его на Луне выглядит заманчиво.
Но главное, ради чего стоит развивать горнодобывающую промышленность — это гелий-3. Этот изотоп может стать прекрасным топливом для ядерной энергетики, на которой и будет работать Лунная промышленность.
Даже если мы сможем наладить хороший транспортный канал от Луны до Земли, перевозка сырых лунных полезных ископаемых будет обходиться неоправданно дорого. Земные законы экономики тут никуда не исчезают. Так что следует озаботиться переработкой добытых ископаемых прямо на месте. Однако для создания промышленности на Луне есть немало сложностей, которые, впрочем, не являются непреодолимыми.
Главная проблема — отсутствие атмосферы и достаточно сильного магнитного поля. В результате лунная поверхность остаётся незащищённой от солнечного ветра и залётных гостей из космоса — метеоров, мелких астероидов и тому подобных. Окружить каждый объект метровым слоем свинца не представляется возможным. Так что придётся зарываться под поверхностью и рыть глубокие шахты.
Далее нужно решить, — где размещать промышленные объекты. Поверхность Луны чётко делится на два вида — гористый лунный материк и более молодые и гладкие области — лунные моря. На лунных морях имеются явные следы вулканической активности (http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=6601) и падения астероидов. Следовательно, состав полезных ископаемых там потенциально богаче. Так что строить будем там.
На сегодняшнее время нам ещё далеко до полной автоматизации горного дела. Так что если мы займёмся разработкой лунных богатства, то придётся подумать о создании там приемлемых условий для жизнедеятельности людей. А это порождает целое множество вопросов — как строить жилье? Как производить пищу? Ситуацию в известной мере упрощает обилие потенциальных энергоресурсов, с помощью которых можно будет обеспечить жизнедеятельность человека в жёстких лунных условиях, а также создать автоматизированные фермы для производства пищи. Ведь на Луне есть отличные условия для развития как солнечной, так и ядерной энергетики.
Конечно, наши планы могут показаться бредом свалившегося с Луны. Но история знает немало примеров безумных замыслов, которые не только воплощались на практике, но и становились обыкновенной частью повседневности.
Источник
Какие полезные ископаемые скрывают недра Луны?
Сейчас лунная программа колонизации снова вышла на первые ленты новостей. Отправить пилотируемую миссию планируют США, Китай и Россия. Спутник может стать полноценной пересадочной базой для будущих полетов на Марс и другие планеты Солнечной системы. Более того, ученые давно планируют заниматься добычей полезных ископаемых на Луне.
Состав лунного грунта
Стоит отметить, что лунный грунт практически не отличается земных недр. Исследования показывают, что там вполне можно добывать минералы, которые есть на Земле. Конечно, добывать простые металлы там никто не будет, но интерес ученых привлекают совсем другие полезные ископаемые – драгоценные камни.
Чем Луна не может похвастаться, так это нефтью, газом и другими похожими ресурсами, которые образовались в результате сложных органических процессов на Земле. Однако лунная поверхность может скрывать и более ценные ресурсы, которые в ограниченном количестве имеются на нашей планете. Особый интерес вызывает даже не уран, а гелий.
Дело в том, что самыми мощными источниками энергии на Земле выступают атомные электростанции, которые работают на ядерном топливе, добываемом из урановой руды. Однако такое топливо неидеально, а отходы от него накапливаются в большом количестве, загрязняя огромные территории. Хорошей альтернативой могут стать термоядерные реакторы, которые будут работать на особом топливе с использованием гелия.
Добыча гелия на Луне
Гелий-3 представляет собой очень ценный ресурс, который может быть использован для проведения тритий-дейтеривой реакции в термоядерном реакторе. Элемент выделяет огромное количество энергии и может стать основой при создании полноценных электростанций будущего. Создавать такой элемент в земных условиях достаточно сложно, а на Луне его примерные запасы составляют в 100 раз больше земных.
Стоит отметить, что основным источником гелия выступает солнечный ветер, который постоянно воздействует на лунную поверхность. Луна не имеет атмосферы, поэтому практически весь гелий-3 оседает в лунном грунте.
Сейчас главную сложность представляет не столько доставка ценного элемента, как создание полноценной фабрики на Луне, где можно будет производить гелий-3. Конечно, уже сегодня можно говорить о создании лунной базы, но ее мощностей будет явно недостаточно для производства элемента. Поэтому говорить о том, что в ближайшем будущем человечество сможет добывать гелий на луне не приходится.
Скорей всего пройдет еще несколько десятков лет, прежде чем на спутнике Земли появятся полноценные мощности для сбора, производства и отправки важного элемента для будущих термоядерных станций.
Больше интересных статей вы сможете найти на сайте «Космогид» . Переходите по ссылке и изучайте тайны космоса вместе с нами!
Источник