Тринадцать китайских институтов, включая Пекинский научно-исследовательский институт урановой геологии, начали проводить первоначальные исследования образцов, собранных на Луне миссией «Чанъэ-5». Исследование также включает оценку материала в поисках таких материалов, как гелий-3 и уран, которые потенциально могут быть использованы в качестве источника термоядерной энергии.
В поисках гелия-3
Миссия «Чанъэ-5», которая приземлилась во Внутренней Монголии 17 декабря 2020 года, привезла около 1,73 кг лунного материала. В общей сложности 31 образец, включающий, в частности, фрагменты базальта и стекла, был оперативно распределен между тринадцатью научными учреждениями Китая для изучения. Это произошло в июле 2021 года после того, как были проанализированы все запросы от китайских учреждений. Пекинский научно-исследовательский институт геологии урана проводит анализ конкретного 50-миллиграммового образца лунной породы. Ученые ищут изотоп под названием гелий-3 — потенциальное топливо для использования в будущих электростанциях ядерного синтеза. Это очень редкий элемент на Земле, но, по оценкам, на Луне он присутствует в гораздо больших количествах. Гелий-3 выбрасывается на лунную поверхность непосредственно солнечным ветром — непрерывным потоком вещества от Солнца.
Поскольку Земля имеет магнитосферу, ³He отклоняется и не может оседать на поверхности. В отличие от этого, у Луны нет магнитосферы, поскольку у нее нет металлического ядра, поэтому излучаемый Солнцем ³He накапливается в больших количествах.
Исследования перед производством
О важности гелия-3 для производства энергии можно судить по будущим термоядерным электростанциям, которые, если бы основывались на процессах ³He, имели бы высокий выход энергии. Они также не будут иметь выбросов парниковых газов, не будут производить радиоактивных отходов и снизят затраты на техническое обслуживание. Отсюда большой интерес к изотопу гелия-3. Довольно много компаний изучают перспективы производства электроэнергии из термоядерной энергии, несмотря на технологические и инженерные препятствия. Очевидно, что наиболее распространенные предложения предполагают использование изотопов водорода, называемых дейтерием и тритием. Они доступны на Земле, но не обладают всеми преимуществами ³He, перечисленными в предыдущем параграфе. Тем временем ученые изучают образцы на наличие других элементов, включая уран.
Время, когда лунные ресурсы можно будет использовать для производства энергии на Земле, конечно, еще далеко и, возможно, никогда не наступит. Как отмечает Ян Кроуфорд, профессор планетарной науки и астробиологии в Биркбеке, к тому времени, когда лунный гелий-3 можно будет использовать для производства энергии, на Земле будут разработаны гораздо более дешевые источники энергии. Производство на Луне также сопряжено с очень сложной логистикой транспортировки и управления. Более правдоподобным является производство энергии для использования на месте, непосредственно на Луне, но и здесь время, затрачиваемое на это, составляет порядка десятилетий.
Другой целью этих анализов является определение возраста пород путем изучения геохимических характеристик изотопов. Исследование может раскрыть новые тайны Луны, например, ее последнюю вулканическую активность, что позволит лучше понять историю нашего «соседа». Именно Луне предстоит заполнить пробелы в геологической истории Земли, которая, будучи активной планетой, хранит мало свидетельств о своем прошлом. Использование «старшинства» Луны в этом смысле может дополнить историю эволюции нашей планеты. Для продолжения этих исследований Китай планирует в 2024 году запустить аппарат «Чанъэ-6» для сбора образцов с южного полюса Луны.
Чанъэ-5 стал не только техническим испытанием для Китая, но и прекрасной возможностью для всего научного сообщества понять историю и эволюцию системы Земля-Луна. На самом деле, на Землю были доставлены очень «молодые» образцы грунта, возраст которых составлял около 1,2 миллиарда лет. Это намного моложе, чем образцы, привезенные миссиями «Аполлон» и советскими экспедициями на Луну, возраст которых составляет от 3,1 до 4,4 миллиарда лет.
Поиск гелия-3 действительно является сильным мотивирующим фактором в освоении космоса. Индия также заявила о своей заинтересованности в разработке поверхности Луны, и многие другие частные компании, американские и другие, заинтересованы в использовании топлива с Луны. Само ЕКА считает, что лунная поверхность имеет фундаментальное значение, особенно в связи с ее основной функцией в качестве опоры для полетов в другие районы Солнечной системы. Таким образом, независимо от того, делаем ли мы это для того, чтобы выяснить происхождение планеты Земля, или для того, чтобы узнать, сможет ли гелий-3 обеспечить безопасный термоядерный синтез, одно можно сказать точно: ответ лежит на Луне.