Разработка месторождений на Луне для извлечения ее ресурсов является важным шагом на пути человечества в Солнечную систему. Один из наиболее распространенных ресурсов на Луне считается относительно ценным здесь, на Земле, — титан.
При цене 10 000 долларов за тонну это один из наиболее ценных металлов, используемых в различных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая промышленность и нанотехнологии. Так можем ли мы использовать титан с Луны, чтобы обеспечить экономику Земли большим количеством этого ценного материала? Этому вопросу посвящена статья исследователей из Университета Уппсалы в Швеции.
Неудивительно, что титан, девятый по распространенности элемент во Вселенной, в изобилии встречается на Луне. Большая часть лунного титана содержится в минерале под названием ильменит, который также доступен на Земле по цене всего около 390 долларов за метрическую тонну. Ильменит составляет до 20% объема некоторых горных пород в море Спокойствия, где астронавты "Аполлона" совершили посадку и собрали образцы.
Чтобы убедиться, что они точно отражают количество потенциального титана, доступного в этом месте на Луне, авторы нового исследования, опубликованного в журнале European Geologist journal, Рено Мерль, Микаэль Хек, Валентин Тролль и Александр Гиглинг, исследовали две различные концентрации ильменита — 3% для общего содержания реголита в этом районе и 15% - для базальтовых пород, образцы которых брали астронавты "Аполлона". Затем они сравнили потенциальную производительность шахты в этом регионе с шахтой Теллнес в их родной Норвегии, которая является одной из самых производительных в мире.
Теллнес расположен на вершине одного из богатейших месторождений титана в мире, его запасы оцениваются в 575 миллионов метрических тонн, доступных для добычи. Несмотря на то, что его размеры незначительны по сравнению с масштабами Моря Спокойствия, его высокая концентрация TiO2 (диоксид титана — наиболее часто встречающаяся форма материала), составляющая 18%, означает, что он, возможно, обладает высокой производительностью в течение всего срока службы и является основой для сравнения производительности лунной шахты. Важно отметить, что ежегодно здесь регулярно производится 750 килотонн ильменита, что составляет около 5% мирового производства титана.
Для эксплуатации шахты требуется большой экскаватор и шесть больших самосвалов. В целом, экскаваторы и самосвалы, производимые компанией Caterpillar, представляют собой почти 2500 тонн материалов, которые будут отправлены на Луну. По оценкам авторов, для этого потребовалось бы более 40 запусков ракеты—носителя Saturn V - примерно столько же, сколько потребовалось для полного строительства МКС.
Как только оборудование окажется на Луне, оно все равно должно быть приведено в действие. Большие дизельные двигатели, которые в настоящее время питают эти гигантские машины, на самом деле не подходят для использования на Луне. На Земле общая мощность, необходимая для работы всех семи устройств, составляет около 11 МВт, и авторы считают, что эта мощность может быть достигнута за счет сочетания солнечной и ядерной энергии. Однако они не упоминают, как достаточно большая батарея повлияет на их расчеты веса.
Итак, насколько эффективной была бы такая добыча, если бы все было на месте, подключено и работало? Существует несколько способов измерить эффективность, но сначала давайте посмотрим на общее количество производимого титана. По расчетам авторов, ожидаемый объем добычи составит около 500 тыс. тонн в год, что составляет примерно 2/3 объема добычи Tellnes, но следует отметить, что для достижения этого уровня потребуется до 20 лет.
За 20 лет многое может измениться с точки зрения технологий и использования материалов в целом, поэтому, в конечном счете, в этой статье не приводится убедительных аргументов в пользу того, почему было бы выгодно добывать титан в качестве экономичного решения, особенно с учетом того, что шахты на Земле могли бы быстро увеличить объемы производства, чтобы удовлетворить растущий спрос на Земле.
Однако у процесса добычи полезных ископаемых есть дополнительное преимущество — при расщеплении ильменита для получения титана также выделяется кислород, который необходим для всего - от ракетного топлива до пригодного для дыхания воздуха. Таким образом, вместо того, чтобы заниматься непосредственно добычей титана, первые попытки добычи полезных ископаемых на Луне могли бы быть сосредоточены на кислороде, содержащемся в ильмените, и в качестве побочного эффекта получить титан — якобы более ценный из двух материалов на Земле.
Однако, как отмечают авторы статьи, сомнительно, что какой-либо подобный проект будет осуществлен в ближайшие 10 лет. До тех пор технологии будут продолжать развиваться, пока однажды кто-нибудь не добудет первую крупицу титана на Луне. Остается только выяснить, где этот ценный материал будет наиболее полезен, когда это произойдет.
