Компанія Interlune, що базується в Сіетлі і складається з колишніх технологів Blue Origin, націлилася на видобуток на Місяці гелію-3 — рідкісного важкого ізотопу, що потрапив у місячний реголіт під впливом сонячного вітру і був виявлений у зразках, привезених під час місій NASA Apollo.
Однак останні астрогеологічні дослідження свідчать про значні технологічні та логістичні проблеми, пов'язані з видобутком цього особливо дефіцитного і важковидобувного ізотопу. Зокрема, астрогеолог Геологічної служби США (USGS) заявив, що для видобутку гелію-3 в тих кількостях, які планує Interlune, буде потрібно переробити мільйони тонн місячного реголіту, що можна порівняти з експлуатацією мідної шахти на Землі.
Генеральний директор Interlune Роб Мейерсон повідомив виданню SpaceNews, що, незважаючи на початковий скептицизм навіть у засновників компанії, вона знайшла застосування гелію-3, яке виправдовує її починання. Зараз компанія прагне розробити і розгорнути систему збору гелію «схожу на земну сільськогосподарську операцію з використанням п'яти комбайнів, кожен з яких розміром з великий спортивний автомобіль», водночас визнаючи, що для отримання фінансового прибутку знадобляться роки.
Перспективи і складнощі
«Гелій-3 бомбардує поверхню Місяця вже мільярди років», — сказав Мейерсон в інтерв'ю SpaceNews. «Гелій-3 проник на глибину до 3 метрів. Саме на таку глибину проникли Джек Шмітт і два інших екіпажі», — сказав він.
Шмітт, геолог, який побував на Місяці під час польоту Apollo-17, є виконавчим головою компанії Interlune, заснованої 2020 року для видобутку місячних ресурсів.
За словами Мейєрсона, ціна на гелій-3 зараз стабільно становить близько 20 мільйонів доларів за кілограм. У найближчому майбутньому Interlune зосередиться на видобутку гелію-3 для надпровідних квантових обчислень. Сам гелій-3 використовується для охолодження пристроїв до температури, максимально наближеної до абсолютного нуля. «Квантові обчислення — це ключовий генератор попиту для нас».
Мейерсон пояснив, що гелій-3 також може слугувати паливом для реакторів ядерного синтезу на Землі — за таке використання Шмітт виступав у минулому, але інвестори не проявили особливого інтересу, натомість віддали перевагу іншим додаткам, як-от квантові обчислення, що принесуть швидший дохід.
«У нас є способи задовольнити цю потребу в майбутньому», — сказав Мейєрсон, на додаток до видобутку на Місяці води, палива і промислових металів для використання в космосі. Гелій-3 також може використовуватися в медичній візуалізації та технологіях виявлення радіації.
За словами Маєрсон, щоб задовольнити потреби цих галузей, в кінцевому підсумку він видобуватиме і повертатиме на Землю десятки кілограмів гелію-3 на рік, «і при такій ціні і обсягах, які ми можемо виробляти, ми вважаємо, що це цілком прийнятно».
«Попит зростає, і всі компанії, що займаються квантовими комп'ютерами, з якими ми спілкуємося, визнають необхідність і майбутній попит. Цей попит почне з'являтися в період від трьох до семи років», — каже Мейерсон. «Ось чому ми вважаємо, що настав час зайнятися цим».
Мейерсон сказав, що, незважаючи на нерівномірний розподіл місячного гелію-3, у компанії є ідеї щодо того, куди слід спрямувати свої зусилля, засновані на даних, отриманих з орбітального апарату NASA Lunar Reconnaissance Orbiter.
Мейерсон відмовився назвати місце на Місяці, на яке Interlune націлилася з конкурентних міркувань, повідомивши лише, що воно розташоване поблизу екватора. Мейерсон додав, що Interlune не буде орієнтуватися на порівняльний достаток гелію-3 в постійно затінених областях поблизу південного полюса Місяця через труднощі роботи в таких умовах.
Однак Ласло Кестхелі, геолог-дослідник і провідний представник із місячних ресурсів Астрогеологічного наукового центру Геологічної служби США у Флагстаффі, штат Аризона, не настільки оптимістичний щодо того, що місячний гелій-3 так легко доступний для видобутку, як хотілося б Interlune.
Кестхелі нещодавно очолив оцінку розвідки місячних ресурсів, яка класифікувала місячний гелій-3 «як передбачуваний невидобувний ресурс» — він присутній завдяки сонячному вітру, але вимірів, що підтверджують його життєздатність як видобувного ресурсу, недостатньо.
Кестхелі розповів SpaceNews, що місячний реголіт, привезений під час місій Apollo, містив дуже невеликі концентрації гелію-3 — від 2,4 до 26 частин на мільярд, пояснив він.
«Щоб отримати кілограм [гелію-3], потрібно переробити від 100 000 до 1 млн тонн [реголіту], але він там є і його можна виміряти», — сказав Кестхелі. «На Землі ми займаємося видобутком корисних копалин, наприклад, мідних рудників, які за своїми розмірами навіть більші».
«Як агентство, ми вважаємо за краще надавати достовірну інформацію і дозволяти іншим людям робити те, що вони збираються робити з цією інформацією», — сказав Кестхелі. «На Місяці є ресурси. Питання в тому, як ви хочете використовувати ці ресурси».
Етапи програми
Зараз Interlune розробляє проєкт місії з освоєння ресурсів, запланованої на 2027 рік, щоб виміряти концентрацію гелію-3 в майбутньому місці збору врожаю на Місяці і протестувати його видобуток у невеликих масштабах. Технічний директор Interlune Гері Лай раніше передбачав, що Interlune поверне на Землю «від однієї цифри до 20 кілограмів продукту в перші роки нашої роботи». За цим у 2029 році відбудеться створення експериментального заводу на Місяці, «щоб відпрацювати кожен крок, включно з доставленням отриманого на Місяці гелію-3 в руки наших клієнтів», — сказав технічний директор Interlune Гері Лай.
Мейерсон сказав, що перша місячна місія групи буде здійснена в рамках ініціативи NASA Commercial Lunar Payload Services.
«Зараз ми перебуваємо в процесі проектування і розмовляємо з потенційними партнерами», — сказав Мейерсон. «Ми не будемо брати на себе все корисне навантаження. Ми залучаємо приватний капітал, щоб зробити це. На сьогоднішній день ми вже зібрали близько 18 мільйонів доларів, і наступного року ми знову будемо збирати кошти». Мейерсон каже, що Interlune може отримувати прибуток і без NASA як єдиного замовника.
Щоб випробувати своє обладнання в умовах низької гравітації, Interlune замовляє польоти у Zero-G Corporation з Флориди, приватної групи, яка використовує модифікований літак B-727-200 для імітації умов місячної гравітації під час параболічних занурень.
Роботизовані комбайни для збору гелію-3
Компанія Interlune розробила патентоване компактне та енергоефективне обладнання для переробки на Місяці, яке, за словами Мейерсона, розраховане на одну місію Starship.
«Комбайн Interlune проникає в місячний реголіт всього на три метри, а потім викидає перероблений реголіт назад на поверхню Місяця, залишаючи поверхню схожою на оброблене поле», — пояснив він.
На початку жовтня компанія оголосила про отримання гранту в розмірі 365 000 доларів від Міністерства енергетики США на розробку нової технології, яка дасть змогу отримувати гелій-3 шляхом виділення ізотопу із земного гелію. Наразі єдиним способом отримання гелію-3 на Землі є виробництво ізотопу водню тритію, який розпадається на гелій-3. Грант призначений для збільшення поставок гелію-3 в короткостроковій перспективі, а також для розвитку технології отримання гелію-3 на Місяці, що, за словами Мейерсона, є їхньою довгостроковою стратегією.
Раніше цього року Interlune також отримала грант NASA TechFlights на розвиток своєї запатентованої технології обробки місячного ґрунту. У 2023 році компанія отримала грант Національного наукового фонду з інноваційних досліджень малого бізнесу (National Science Foundation Small Business Innovation Research Phase I) на розробку технології для визначення розмірів і сортування місячного реголіту.
Питання рентабельності
Джеральд Сандерс (Gerald Sanders), керівник групи NASA з використання ресурсів у космосі (NASA's in-space resource utilization Capability Leadership Team), визнав, що існує великий земний ринок для гелію-3, але припустив, що не відразу можна зрозуміти, чи будуть плани Interlune прибутковими.
Інші експерти кажуть, що успіх і прибутковість Interlune залежатимуть від того, наскільки ефективно техніка компанії зможе обробляти місячний реголіт і якої концентрації гелій-3 їй попадеться.
«Відомо, що деякі мінерали утримують більше He-3, ніж інші», — каже Кріс Дрейер, директор з інженерних питань Центру космічних ресурсів при Гірничій школі Колорадо. «Таким чином, концентрація He-3 може бути вищою там, де є ці мінерали».
Але, додав Дреєр, для того щоб знайти достатню кількість ізотопу, компанії Interlune доведеться обробляти величезні ділянки місячного ландшафту.
«Видобуток He3 пов'язаний з багатьма труднощами. Одна з них — це велика площа, яку потрібно викопати й обробити, щоб домогтися рентабельності», — сказав Дреєр. «Тривала робота в умовах місячного пилу також є проблемою».
Дреєр розповів SpaceNews, що шлях до вирішення цих проблем лежить через будівництво, випробування та ітерації. «У наш час, коли ракети регулярно літають у космос і назад... коли ракети йдуть у небо... неважко уявити, що Interlune зможе вирішити технічні проблеми видобутку гелію-3», — сказав він.
Видобуток гелію-3 на Місяці — це питання концентрації, глибини та ефективності видобутку, каже Пол ван Сусанте, фахівець із космічних ресурсів і доцент кафедри механічної та аерокосмічної інженерії Мічиганського технологічного університету.
«Якщо вони зможуть копати глибше, скажімо, на 10 метрів, то площа поверхні може бути зменшена. Якщо ж вони зможуть викопати тільки кілька верхніх сантиметрів, — додав Сусанте, — то, вочевидь, потрібно буде обробляти набагато більшу площу поверхні», — сказав він, і загальна кількість гелію-3 на рік буде іншою.
