Бурить будем и в космосе. Какие полезные ископаемые можно добыть на Луне?
Помимо чисто научных задач, все эти миссии преследуют и прикладные цели. Одна из них — добыча полезных ископаемых на Луне. Каких именно, рассказывает заведующий отделом исследований Луны и планет Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ Владислав Шевченко.
— Издавна Луна служила людям для измерения времени и навигации в мореходстве. Христофор Колумб и Америго Веспуччи, открывая Америку, определяли географическую долготу своего местоположения по наблюдениям спутника. Прошли века, и в наше время Луна стала частью космической инфраструктуры Земли. А в ближайшем будущем может стать источником дефицитных природных ресурсов.
Вопрос-ответ
Главный из них — гелий-3. Этим изотопом гелия буквально пропитан весь поверхностный слой Луны: он накапливался там на протяжении миллиардов лет, попадая туда вместе с солнечным ветром. Запасы гелия-3 в лунном грунте оцениваются в 1 млрд тонн. Но зачем же он нужен?
Добыча лунного камня. Шри Ланка. Розыгрыш камня.
Ещё в восьмидесятые годы советский физик Игорь Головин предложил развивать энергетику на основе термоядерной реакции «дейтерий — гелий-3». Её преимущество в том, что она даёт более высокий выход энергии, чем в современных атомных установках, использующих энергию ядерного распада. А главное экологическое достоинство термоядерной реакции — отсутствие радиации! Правда, физики ещё не построили реактор, но они движутся в этом направлении.
Гелий-3 — оптимальное топливо для термоядерной реакции. Проблема в том, что на Земле его очень мало. А вот на Луне столько, что должно хватить на 5 тысяч лет обеспечения энергией всей человеческой цивилизации! По расчётам, проведённым нашими специалистами, с одного небольшого лунного кратера можно будет получить 65 тонн гелия-3, и они дадут 6,5 тераватт энергии. Для сравнения: во всём мире сейчас потребляется 17 тераватт в год.
Вопрос-ответ
Но на Луне есть и другое сырьё, которого не хватает на Земле. Когда-то на поверхность нашего спутника падало очень много астероидов. И они несли с собой ценные элементы. Что можно добыть из одного лунного карьера размером с футбольное поле и глубиной 10 метров? Прежде всего — кремний, это основной элемент на Луне.
Когда на спутнике Земли поселятся первые колонисты, они смогут из кремния изготавливать солнечные батареи, чтобы вырабатывать энергию. Ещё там есть алюминий и титан, из которых можно делать металлические конструкции. А из кислорода и водорода — ракетное топливо.
Таким образом, при возведении постоянной базы на Луне именно оттуда, а не с Земли, проще будет запускать космические аппараты к Марсу и другим планетам. Ресурсы для этого имеются.
Смотрите также:
- Нет космоса без атома. Как ядерщики участвуют в освоении далёких миров →
- Копать на Луне. Перенесут ли добычу ресурсов в космос? →
- Российский учёный разработал «вечный» двигатель →
Источник: aif.ru
Лунный камень — в плену драгоценности
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: fb.ru
На Луне обнаружены драгоценные камни
Оказывается, Луна богата не только серебром, но еще и драгоценными камнями. На обратной стороне Луны в одном из бассейнов обнаружен новый, совершенно для нашего спутника необычный, вид скальной породы.
Ученые даже придумали название новой породе – OOS, по начальным буквам трех составляющих его компонентов: ортопироксена, оливина и шпинели. Если первые два особых вопросов не вызывают, то шпинель повергла ученых в полное недоумение, потому что в других местах Луны шпинель, если и встречается, то исключительно в виде едва заметных следов.
Залежи породы OOS были обнаружены индийским зондом «Чандраяан»-1, который в течение десяти месяцев в 2008-2009 гг. вращался вокруг Луны и заодно с помощью спектрометра НАСА (Moon Mineralogy Mapper или M3) составлял ее подробную минералогическую карту. В бассейне Море Москвы (Mare Moscovience) и было обнаружено это странное пятно, спектр которого недвусмысленно говорил о присутствии больших количеств шпинели, богатой магнием. Любопытно, что Море Москвы считается одним из мест, привлекательных для строительства будущей лунной базы.
Откуда там взялась шпинель, остается только гадать.
Падением астероида ее трудно объяснить, потому что поблизости нет кратеров. Ученые предполагают, что она образовалась вскоре после рождения Луны, в самой ее сердцевине, а затем в ходе каких-то геологических процессов была выброшена наружу. Так или иначе, несомненно, что загадочное шпинелевое пятно находится в Море Москвы очень и очень долго.
Исследователи НАСА — группа планетологов во главе с Карлой Пьетерс (Carle Pieters) из Университета Брауна, – которые составляли минералогическую карту Луны и обнаружили в Море Москвы странное пятно, сейчас заняты тем, что ищут шпинелевые залежи в других местах спутника Земли. Пока не нашли.
Источник: roscosmos.ru.
Рейтинг публикации:
5
Источник: oko-planet.su
На Луне найден новый минерал и источник «энергии для всех людей на Земле»
В декабре 2020 года китайский аппарат «Чанъэ-5» приземлился на участке Луны под названием Oceanus Procellarum и собрал 1,73 килограмма лунного грунта. Ценный груз был успешно доставлен на Землю и китайские специалисты начали изучать собранный материал. Было выяснено, что около 90% груза — это чистый лунный реголит.
Однако, остальные 10% материала представляют собой частицы метеоритов, кремнезема и веществ вулканического происхождения. Недавно ученые сделали сенсационное открытие — оказалось, что в лунном грунте содержится совершенно новый для науки минерал и большая концентрация изотопа гелия-3, из которого можно извлечь много энергии. Кажется, Луна является богатым источником полезных ресурсов.
Китайские ученые сделали пару сенсационных открытий
Новый минерал на Луне — камень Чанъэ
Новый для науки минерал в лунном грунте был обнаружен учеными из Пекинского научно-исследовательского института геологии. Ему было дано название Чангезит-(Y), в честь лунной богини Чанъэ. Стоит отметить, что в ее честь названа и сама китайская программа по исследованию Луны.
Новый минерал представляет собой прозрачный кристалл столбчатой формы и имеет радиус около 10 микрон. Он был обнаружен среди 140 тысяч частиц лунного грунта во время рентгеновского облучения. О находке было объявлено во время конференции 9 сентября 2022 года. Представители Международной минералогической ассоциации (IMA) подтвердили находку как новый минерал.
Новый лунный минерал — Чангезит-(Y)
Частицы лунного грунта под микроскопом
После этого открытия, Китай стал третьей страной, которой удалось открыть новый для науки лунный минерал. Несколько новых соединений в рамках программы «Луна» в 1958-1976 годы были обнаружены советскими учеными. В 1970-е годы американские специалисты нашли в собранном астронавтами «Аполлона-11» грунте три минерала: пироксферроит, транквиллитит и армолколит. Сначала они считались новыми для науки, но потом у них были найдены земные аналоги.
Фотография лунной поверхности 1969 года с восходящей из-за горизонта Землей.
Изотоп гелий-3 на Луне
Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. О том, что он в некотором количестве имеется на Луне, ученые знали и раньше, однако китайские исследователи доказали, что его очень много. Это очень важное для науки открытие, потому что гелий-3 является кандидатом на роль топлива для ядерного синтеза. Ученые считают, что ни изотоп, ни его остаточные продукты не являются радиоактивными — если использовать его в реакторах, не нужно будет думать, как безопаснее утилизировать отходы.
Кажется, в будущем на Луне будут добывать много гелия-3
У гелия-3 есть плюсы, но не стоит считать его идеальным. Первый минус этого изотопа заключает в том, что заправленный им термоядерный реактор должен работать при очень высоких температурах. Второй минус заключается в том, что гелий-3 очень редкий изотоп.
Искусственный способ добычи гелия-3 заключается в распаде трития в ядерных боеголовках и извлечении в очень небольших количествах. По информации из открытых источников, в год добывается 15 килограммов гелия-3. Из-за редкости, изотоп стоит очень дорого — 17 540 долларов за грамм.
Считается, что использование в реакторах гелия-3 снижает риск катастроф вроде Чернобыля
По расчетам китайских ученых, на поверхности Луны содержится до 1,1 миллиона метрических тонн гелия-3. Это значит, что прямо сейчас на земном спутнике находятся ресурсы стоимостью около 1,5 квадриллиона долларов. По словам главы Китайской лунной программы Оуян Цзыюаня (Ouyang Ziyuan), три полета на Луну в год смогут обеспечить энергией всех людей на Земле.
Добыча полезных ресурсов на Луне
Но радоваться еще рано — такие полеты будут требовать огромного количества денег, времени и сил. Чтобы добыть один грамм изотопа гелия-3, специалистам нужно переработать около 150 тонн лунного реголита. Переработка будет вестись либо на самой Луне, либо на Земле. В любом случае, материал придется транспортировать и это тоже будет стоить огромных денежных вложений.
Доставка грузов на Луну и обратно стоит огромных денег
После открытия минерала «камень Чанъэ» и изотопа гелия-3, Китайское национальное космическое управление еще сильнее заинтересовалось исследованием Луны. В 2024 году Китай запустит пятую фазу программы «Чанъэ», в рамках которой планируется изучить южный полюс Луны и начать строительство исследовательской станции.
Чтобы не пропустить другие сенсационные открытия, подпишитесь на наш Дзен-канал.
Напоследок стоит отметить, что Китай также намерен заняться изучением Марса. Считается, что они смогут доставить на Землю марсианский грунт раньше, чем США — уже в 2031 году.
Источник: hi-news.ru
Что на самом деле находится под поверхностью Луны, по данным НАСА
Как и Земля, Луна также имеет кору, мантию и ядро. Однако её центр состоит из железа и никеля, что делает её вторым по плотности спутником в нашей Солнечной системе после Ио, одного из 79 спутников, вращающихся вокруг Юпитера.
Твердое внутреннее ядро нашей Луны имеет диаметр 480 километров, а внешнее ядро из расплавленного жидкого железа увеличивает общий диаметр до 660 километров (по данным НАСА). Он мал по сравнению с большинством других небесных тел, которые обычно имеют ядра, составляющие половину их общего диаметра, как у Земли. По данным Space, литосфера составляет большую часть внутренней части Луны толщиной примерно 1000 км. Ширина мантии составляет около 1350 км, а ширина коры всего 50 км. Как ни странно, сторона Луны, обращенная к Земле, имеет более тонкую кору, чем сторона, обращенная от нее и по данным НАСА, ученые не знают почему.
В свое время Луна была осаждена вулканической активностью. Образовавшиеся потоки лавы помогли сформировать обширные равнины, которые легко увидеть в телескоп. Как только магма остыла, она затвердела, что в свою очередь, вероятно, привело к расколу внутренних слоев. Эти различные слои элементов классифицируют Луну как «дифференцированный мир». Со временем самые тяжелые элементы опустились к центру Луны, а более легкие остались на поверхности или рядом с ней.
До сих пор нет точного мнения о том, как именно образовалась Луна. Преобладающая теория состоит в том, что «протопланета размером с Марс» врезалась в молодую Землю и образовавшиеся обломки разрушились, образовав Луну. Химический анализ показывает, что её состав относительно близок к земному.
Однако ученые обнаружили, что породы на светлых равнинах (лунные нагорья) на самом деле содержат меньше металлических минералов, чем на более темных равнинах. Это имеет смысл только в том случае, если Земля уже сформировала свое ядро, мантию и кору до столкновения, оставив Луну без металла. Однако камни, найденные на более темных равнинах Луны, содержат больше металла, чем те, что найдены на Земле (согласно НАСА).
В 2011 году НАСА запустило миниатюрный радиочастотный прибор (Mini-RF) на борту лунного разведывательного орбитального аппарата, который до сих пор вращается вокруг Луны. Его первоначальной задачей было найти лед на поверхности, но одиннадцать лет спустя. он нашел кое-что еще.
Измеряя электрическое свойство лунного грунта внутри кратеров, называемое диэлектрической проницаемостью, Mini-RF обнаружил, что это свойство увеличивается в кратерах шириной от 2 до 5 км, но остается неизменным для кратеров шириной от 5 до 20 км. Эссам Хегги, исследователь миссии и другие ученые думали, что это корреляция у которой нет причин для существования.
Добыча полезных ископаемых на Луне — лишь вопрос времени
После сравнения данных, полученных с помощью Mini-RF с картами оксидов металлов, сделанными с помощью широкоугольной камеры LRO, они подтвердили, что более крупные кратеры с более высокими «диэлектрическими свойствами напрямую связаны с концентрацией этих металлических минералов».
В то время как первые несколько сотен метров ниже серебристой поверхности Луны могут быть лишены каких-либо драгоценных металлов, чем глубже вы идете . тем больше драгоценных металлов. Эти открытия подкрепляют миссию НАСА «Лаборатория восстановления гравитации и внутренних дел» (GRAIL), которая обнаружила массу металла «в пять раз больше, чем Большой остров Гавайи» под бассейном Южный полюс-Эйткен.
Ноа Петро, ученый проекта LRO в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, говорит, что данные Mini-RF бесценны. Он не только продолжает предоставлять данные, что может скрываться на поверхности Луны и под ней, но также проливает свет на то, как она образовалась и какова может быть ее истинная небесная связь с Землей.
Гонка за тем, чтобы привлечь богатых клиентов в космос, продолжается, но гонка за добычей полезных ископаемых на Луне только начинается.
Источник: www.ixbt.com