Компания Interlune, базирующаяся в Сиэтле и состоящая из бывших технологов Blue Origin, нацелилась на добычу на Луне гелия-3 — редкого тяжелого изотопа, попавшего в лунный реголит под воздействием солнечного ветра и обнаруженного в образцах, привезенных во время миссий NASA Apollo.
Однако последние астрогеологические исследования свидетельствуют о значительных технологических и логистических проблемах, связанных с добычей этого особенно дефицитного и трудноизвлекаемого изотопа. В частности, астрогеолог Геологической службы США (USGS) заявил, что для добычи гелия-3 в тех количествах, которые планирует Interlune, потребуется переработать миллионы тонн лунного реголита, что сопоставимо с эксплуатацией медной шахты на Земле.
Генеральный директор Interlune Роб Мейерсон сообщил изданию SpaceNews, что, несмотря на первоначальный скептицизм даже у основателей компании, она нашла применение гелию-3, которое оправдывает ее начинания. Сейчас компания стремится разработать и развернуть систему сбора гелия «сродни земной сельскохозяйственной операции с использованием пяти комбайнов, каждый из которых размером с большой спортивный автомобиль», при этом признавая, что для получения финансовой прибыли потребуются годы.
Перспективы и сложности
«Гелий-3 бомбардирует поверхность Луны уже миллиарды лет», — сказал Мейерсон в интервью SpaceNews. «Гелий-3 проник на глубину до 3 метров. Именно на такую глубину проникли Джек Шмитт и два других экипажа», — сказал он.
Шмитт, геолог, побывавший на Луне во время полета Apollo-17, является исполнительным председателем компании Interlune, основанной в 2020 году для добычи лунных ресурсов.
По словам Мейерсона, цена на гелий-3 сейчас стабильно составляет около 20 миллионов долларов за килограмм. В ближайшем будущем Interlune сосредоточится на добыче гелия-3 для сверхпроводящих квантовых вычислений. Сам гелий-3 используется для охлаждения устройств до температуры, максимально приближенной к абсолютному нулю. «Квантовые вычисления — это ключевой генератор спроса для нас».
Мейерсон пояснил, что гелий-3 также может служить топливом для реакторов ядерного синтеза на Земле — за такое использование Шмитт выступал в прошлом, но инвесторы не проявили особого интереса, отдав предпочтение другим приложениям, таким как квантовые вычисления, которые принесут более быстрый доход.
«У нас есть способы удовлетворить эту потребность в будущем», — сказал Мейерсон, в дополнение к добыче на Луне воды, топлива и промышленных металлов для использования в космосе. Гелий-3 также может использоваться в медицинской визуализации и технологиях обнаружения радиации.
По словам Майерсона, чтобы удовлетворить потребности этих отраслей, в конечном итоге он будет добывать и возвращать на Землю десятки килограммов гелия-3 в год, «и при такой цене и объемах, которые мы можем производить, мы считаем, что это вполне приемлемо».
«Спрос растет, и все компании, занимающиеся квантовыми компьютерами, с которыми мы общаемся, признают необходимость и будущий спрос. Этот спрос начнет появляться в период от трех до семи лет», — говорит Мейерсон. «Вот почему мы считаем, что настало время заняться этим».
Мейерсон сказал, что, несмотря на неравномерное распределение лунного гелия-3, у компании есть идеи о том, куда следует направить свои усилия, основанные на данных, полученных с орбитального аппарата NASA Lunar Reconnaissance Orbiter.
Мейерсон отказался назвать место на Луне, на которое Interlune нацелилась по конкурентным соображениям, сообщив лишь, что оно находится вблизи экватора. Мейерсон добавил, что Interlune не будет ориентироваться на сравнительное изобилие гелия-3 в постоянно затененных областях вблизи южного полюса Луны из-за трудностей работы в таких условиях.
Однако Ласло Кестхели, геолог-исследователь и ведущий представитель по лунным ресурсам Астрогеологического научного центра Геологической службы США во Флагстаффе, штат Аризона, не столь оптимистичен в отношении того, что лунный гелий-3 так легко доступен для добычи, как хотелось бы Interlune.
Кестхели недавно возглавил оценку разведки лунных ресурсов, которая классифицировала лунный гелий-3 «как предполагаемый неизвлекаемый ресурс» — он присутствует благодаря солнечному ветру, но измерений, подтверждающих его жизнеспособность в качестве извлекаемого ресурса, недостаточно.
Кестхели рассказал SpaceNews, что лунный реголит, привезенный во время миссий Apollo, содержал очень небольшие концентрации гелия-3 — от 2,4 до 26 частей на миллиард, пояснил он.
«Чтобы получить килограмм [гелия-3], нужно переработать от 100 000 до 1 млн тонн [реголита], но он там есть и его можно измерить», — сказал Кестхели. «На Земле мы занимаемся добычей полезных ископаемых, например, медных рудников, которые по своим размерам даже больше».
«Как агентство, мы предпочитаем предоставлять достоверную информацию и позволять другим людям делать то, что они собираются делать с этой информацией», — сказал Кестхели. «На Луне есть ресурсы. Вопрос в том, как вы хотите использовать эти ресурсы».
Этапы программы
Сейчас Interlune разрабатывает проект миссии по освоению ресурсов, запланированной на 2027 год, чтобы измерить концентрацию гелия-3 в будущем месте сбора урожая на Луне и протестировать его добычу в небольших масштабах. Технический директор Interlune Гэри Лай ранее предсказывал, что Interlune вернет на Землю «от одной цифры до 20 килограммов продукта в первые годы нашей работы». За этим в 2029 году последует создание экспериментального завода на Луне, «чтобы отработать каждый шаг, включая доставку полученного на Луне гелия-3 в руки наших клиентов», — сказал технический директор Interlune Гэри Лай.
Мейерсон сказал, что первая лунная миссия группы будет осуществлена в рамках инициативы NASA Commercial Lunar Payload Services.
«Сейчас мы находимся в процессе проектирования и разговариваем с потенциальными партнерами», — сказал Мейерсон. «Мы не будем брать на себя всю полезную нагрузку. Мы привлекаем частный капитал, чтобы сделать это. На сегодняшний день мы уже собрали около 18 миллионов долларов, и в следующем году мы снова будем собирать средства». Мейерсон говорит, что Interlune может получать прибыль и без NASA в качестве единственного заказчика.
Чтобы испытать свое оборудование в условиях низкой гравитации, Interlune заказывает полеты у Zero-G Corporation из Флориды, частной группы, которая использует модифицированный самолет B-727-200 для имитации условий лунной гравитации во время параболических погружений.
Роботизированные комбайны для сбора гелия-3
Компания Interlune разработала патентованное компактное и энергоэффективное оборудование для переработки на Луне, которое, по словам Мейерсона, рассчитано на одну миссию Starship.
«Комбайн Interlune проникает в лунный реголит всего на три метра, а затем выбрасывает переработанный реголит обратно на поверхность Луны, оставляя поверхность похожей на обработанное поле», — пояснил он.
В начале октября компания объявила о получении гранта в размере 365 000 долларов от Министерства энергетики США на разработку новой технологии, которая позволит получать гелий-3 путем выделения изотопа из земного гелия. В настоящее время единственным способом получения гелия-3 на Земле является производство изотопа водорода трития, который распадается на гелий-3. Грант предназначен для увеличения поставок гелия-3 в краткосрочной перспективе, а также для развития технологии получения гелия-3 на Луне, что, по словам Мейерсона, является их долгосрочной стратегией.
Ранее в этом году Interlune также получила грант NASA TechFlights на развитие своей запатентованной технологии обработки лунного грунта. В 2023 году компания получила грант Национального научного фонда по инновационным исследованиям малого бизнеса (National Science Foundation Small Business Innovation Research Phase I) на разработку технологии для определения размеров и сортировки лунного реголита.
Вопрос рентабельности
Джеральд Сандерс (Gerald Sanders), руководитель группы NASA по использованию ресурсов в космосе (NASA's in-space resource utilization Capability Leadership Team), признал, что существует большой земной рынок для гелия-3, но предположил, что не сразу можно понять, будут ли планы Interlune прибыльными.
Другие эксперты говорят, что успех и прибыльность Interlune будут зависеть от того, насколько эффективно техника компании сможет обрабатывать лунный реголит и какой концентрации гелий-3 ей попадется.
«Известно, что некоторые минералы удерживают больше He-3, чем другие», — говорит Крис Дрейер, директор по инженерным вопросам Центра космических ресурсов при Горной школе Колорадо. «Таким образом, концентрация He-3 может быть выше там, где есть эти минералы».
Но, добавил Дрейер, для того чтобы найти достаточное количество изотопа, компании Interlune придется обрабатывать огромные участки лунного ландшафта.
«Добыча He3 сопряжена со многими трудностями. Одна из них — это большая площадь, которую нужно выкопать и обработать, чтобы добиться рентабельности», — сказал Дрейер. «Длительная работа в условиях лунной пыли также представляет собой проблему».
Дрейер рассказал SpaceNews, что путь к решению этих проблем лежит через строительство, испытания и итерации. «В наше время, когда ракеты регулярно летают в космос и обратно... когда ракеты уходят в небо... нетрудно представить, что Interlune сможет решить технические проблемы добычи гелия-3», — сказал он.
Добыча гелия-3 на Луне — это вопрос концентрации, глубины и эффективности добычи, говорит Пол ван Сусанте, специалист по космическим ресурсам и доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии Мичиганского технологического университета.
«Если они смогут копать глубже, скажем, на 10 метров, то площадь поверхности может быть уменьшена. Если же они смогут выкопать только несколько верхних сантиметров, — добавил Сусанте, — то, очевидно, потребуется обрабатывать гораздо большую площадь поверхности», — сказал он, и общее количество гелия-3 в год будет другим.
