Россия — всадник без головы

Содержание гелия в реголите (лунном грунте) зависит от многих факторов. Прежде всего это — возраст реголита. Чем дольше облучается поверхность, тем больше накапливается в ней внедрившихся частиц солнечного ветра. Крупность зерен реголита также имеет значение. Слишком крупные зерна имеют малую относительную поверхность, а очень мелкие не удерживают гелий. Оптимальным является размер 20–50 микрон (0,02-0,05 мм). Концентрация гелия зависит также от минерального состава зерен реголита. Лучше всего гелий накапливается в ильмените — минерале, содержащем титан (FeTiО₃). Луна богата этим минералом.

На каждый атом гелия-3 приходится 3000 атомов обычного гелия (4Не), от которого полезный гелий-3 нужно отделить. В одной тонне лунного реголита содержится в среднем всего около 10 миллиграммов ЗНе.

Чтобы добыть одну тонну гелия-3, нужно переработать 100 млн тонн лунного грунта, т. е. участок лунной поверхности площадью 20 квадратных километров на глубину 3 м.

…Зато энергетическая мощность гелия-3 огромна. Одна тонна этого вещества обеспечивает работу агрегатов мощностью 10 Гвт (Гвт — миллион киловатт) в течение года. Энергетическая мощность электростанций России составляет 215 Гвт. Иначе говоря, для обеспечения России нужно приблизительно 20 тонн гелия-3 в год. Для обеспечения современной мировой потребности потребуется около 200 т гелия-3 в год. Во второй половине XXI века эта величина, возможно, возрастет до 800-1000 т/год. Запасы гелия-3 на Луне составляют около 1 млн т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет.

Одна тонна гелия-3 заменяет 20 млн тонн нефти. При современной стоимости нефти около 50 долларов за баррель стоимость 20 млн тонн нефти составляет 10 млрд долларов. Это и есть современная цена одной тонны гелия-3.

Транспортировка одного килограмма груза на траектории Земля — Луна — Земля составляет сегодня приблизительно 20–40 тыс. долларов. Чтобы перевезти одну тонну гелия-3, придется перевозить две-пять тонн сопровождающего груза в виде контейнеров, охлаждающего оборудования и т. д. Таким образом, перевоз с Луны одной тонны гелия-3 обойдется в 100 млн долларов. Кажется, огромная сумма. Но это всего лишь 1 % того, что стоит энергия, которую одна тонна гелия-3 может обеспечить на Земле.

Для того чтобы организовать добычу ЗНе на Луне в промышленных масштабах, потребуется развернуть на Луне целую индустрию. Во-первых, придется вскрыть и переработать лунный грунт на площади в сотни квадратных километров. Затем выделить гелий из реголита при температуре 600–800 °C. Из выделенного гелия нужно методами изотопного фракционирования получить чистый изотоп ЗНе. Из каждого килограмма гелия можно получить максимум 0,3 грамма ЗНе.

Гелий-3 для целей транспортировки придется сжижать. С процессом сжижения и хранения жидкого гелия неизбежно связаны потери. Понятно, что первоначальные затраты, связанные с завозом оборудования, развертыванием лунной базы и организацией крупномасштабной добычи, будут велики. В то же время следует учесть, что в инженерном отношении все эти процедуры хорошо известны и достаточно просты. Гелий заключен в сорбированном состоянии в рыхлом грунте, залегающем на самой поверхности. Поэтому после создания необходимого производства расходы на добычу и эксплуатацию соответствующей инфраструктуры должны быть умеренными.

Добыча гелия-3 неизбежно вызывает к жизни целый ряд сопряженных производств. При переработке грунта и десорбции гелия выделяться будет не только гелий, но в еще больших объемах другие элементы, в том числе водород и углерод. Нетрудно также наладить производство кислорода из силикатов. Это значит, что непосредственно на Луне можно организовать производство топлива и окислителя для ракет-носителей.

Лунный грунт богат титаном. Выплавка титана позволит производить тяжелые элементы конструкции и корпусов ракет прямо на Луне. С Земли придется доставлять только высокотехнологичные элементы. Необходимая для жизнедеятельности людей и некоторых технологических процессов вода также может производиться на Луне.

Развертывание постоянных лунных баз позволит использовать пребывание человека на Луне не только для добычи гелия-3, но и для других целей. Луна — самый экономичный космодром, который сделает доступным крупномасштабное исследование

Солнечной системы. На Луне могут и должны быть развернуты системы контроля астероидной опасности, мониторинга и раннего предупреждения катастрофических явлений и событий на Земле, исследования дальнего космоса и многое другое, что сейчас даже трудно представить.

Что для реализации всего этого нужно сделать?