Một ít đất được nhặt trên đỉnh miệng núi lửa Mặt trăng Camelot, từ một cái muỗng thông thường cho vào một chiếc túi Teflon đặc biệt và cùng với nhóm Apollo 17, đã đi đến Trái đất. Vào ngày đó, ngày 13 tháng 12 năm 1972, ít ai có thể tưởng tượng được rằng một mẫu đất mặt trăng được đánh số 75501, cũng như các mẫu đất do Apollo 11 cung cấp và một số chuyến thám hiểm khác, bao gồm cả trạm nghiên cứu Luna 16 của Liên Xô, sẽ đóng vai trò là một lập luận quan trọng để nhân loại quyết định quay trở lại mặt trăng vào thế kỷ 21. Điều này chỉ xảy ra sau 30 năm, khi các nhà khoa học trẻ từ Đại học Wisconsin tìm thấy một hàm lượng đáng kể helium-3 trong một mẫu đất mặt trăng. Chất rất thú vị này là một đồng vị của khí nổi tiếng - heli, được sử dụng để lấp đầy những quả bóng bay nhiều màu sắc trong những ngày lễ.
Ngay cả trước khi Liên Xô và Hoa Kỳ thực hiện các sứ mệnh Mặt trăng, một lượng nhỏ helium-3 đã được tìm thấy trên hành tinh của chúng ta, sau đó thực tế này đã được cộng đồng khoa học quan tâm. Helium-3, có cấu trúc bên trong nguyên tử độc đáo, hứa hẹn những triển vọng tuyệt vời cho các nhà khoa học. Nếu chúng ta quản lý để sử dụng helium-3 trong phản ứng tổng hợp hạt nhân, chúng ta sẽ có thể thu được một lượng điện khổng lồ mà không bị chìm trong chất thải phóng xạ nguy hại được sản xuất tại các nhà máy điện hạt nhân mà chúng ta mong muốn. Việc khai thác heli-3 trên Mặt trăng và đưa nó về Trái đất không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, nhưng đồng thời, những ai tham gia vào cuộc phiêu lưu này có thể trở thành chủ nhân của một phần thưởng tuyệt vời. Helium-3 là chất có thể vĩnh viễn thoát khỏi thế giới “nghiện ma túy” - nhiên liệu hóa thạch, dầu kim châm.
Trên Trái đất, helium-3 đang thiếu một cách nghiêm trọng. Một lượng lớn heli có nguồn gốc từ mặt trời, nhưng một phần nhỏ trong số đó là heli-3, và phần lớn là heli-4 phổ biến hơn nhiều. Trong khi các đồng vị này di chuyển như một phần của "gió Mặt trời" về phía Trái đất, cả hai đồng vị đều trải qua những thay đổi. Helium-3, rất quý đối với trái đất, không đến được hành tinh của chúng ta, vì nó bị từ trường Trái đất ném đi. Đồng thời, không có từ trường trên Mặt trăng, và ở đây heli-3 có thể tự do tích tụ trong lớp bề mặt của đất.
Ngày nay, các nhà khoa học coi vệ tinh tự nhiên của chúng ta không chỉ là một đài quan sát thiên văn tự nhiên và một nguồn cung cấp năng lượng, mà còn là một lục địa dự phòng trong tương lai cho người trái đất. Hơn nữa, nó chính xác là nguồn nhiên liệu không gian vô tận hấp dẫn và hứa hẹn nhất. Một lục địa mới khả dĩ dành cho người trái đất nằm cách hành tinh của chúng ta chỉ 380 nghìn km; trong trường hợp xảy ra thảm họa toàn cầu nào đó trên Trái đất, rất có thể sẽ có một nơi trú ẩn cho con người ở đây. Từ Mặt trăng, bạn có thể quan sát các thiên thể khác mà không bị can thiệp nhiều, vì trên Trái đất, điều này ở một mức độ nào đó cũng bị bầu khí quyển can thiệp. Nhưng điều quan trọng chính là nguồn năng lượng dự trữ vô tận, mà theo các nhà khoa học, sẽ đủ cho nhân loại trong 15.000 năm. Ngoài ra, mặt trăng có trữ lượng kim loại hiếm: titan, bari, nhôm, zirconium, và đó không phải là tất cả, các nhà khoa học cho biết. Ngày nay loài người mới chỉ ở bước đầu của con đường dẫn đến sự phát triển của Mặt trăng.
Hiện tại, Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ, Nga, Nhật Bản - tất cả những quốc gia này đều nằm trong đường thẳng của mặt trăng, và những quốc gia này ngày càng nhiều hơn. Một đợt quan tâm khác đến Mặt trăng nảy sinh vào giữa những năm 90 của thế kỷ trước. Sau đó, trong cộng đồng khoa học nảy sinh giả thiết rằng có thể có nước trên mặt trăng. Cách đây không lâu, tàu thăm dò LRO của Mỹ với thiết bị Lend của Nga cuối cùng đã xác nhận điều này - thực sự có nước trên Mặt trăng (dưới dạng băng ở đáy miệng núi lửa) và có rất nhiều (lên tới 600 triệu tấn), và điều này giải quyết được nhiều vấn đề.
Sự hiện diện của nước trên Mặt Trăng đặc biệt có giá trị, vì nó có thể giải quyết một số lượng lớn các vấn đề khác nhau nảy sinh trong quá trình xây dựng các căn cứ trên Mặt Trăng. Igor Mitrofanov, người đứng đầu phòng thí nghiệm quang phổ gamma không gian tại IKI, cho biết nước sẽ không phải được chuyển từ Trái đất mà có thể được xử lý trực tiếp tại chỗ. Theo một số tính toán, với mong muốn và kinh phí thích hợp, nhân loại có thể định cư trên vệ tinh tự nhiên của chúng ta trong 15 năm. Hơn nữa, rất có thể, những cư dân đầu tiên của mặt trăng sẽ sống ở các cực của nó gần nguồn nước dự trữ lớn đã được phát hiện.
Tuy nhiên, nhiều thứ trên mặt trăng sẽ phải làm quen theo một cách mới - ngay cả với một quá trình như đi bộ. Việc nhảy lên Mặt trăng dễ dàng hơn nhiều, thực tế là lực hấp dẫn ở đây nhỏ hơn 6 lần so với ở Trái đất, có một thời điểm đã bị thuyết phục bởi Neil Armstrong, khi 40 năm trước, ông lần đầu tiên bước lên bề mặt của thiên thể này. Đồng thời, kẻ thù chính của con người trên mặt trăng hiện là bức xạ, không có quá nhiều lựa chọn để cứu rỗi. Theo Lev Zeleny, Giám đốc Viện Nghiên cứu Không gian thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, không có từ trường trên vệ tinh tự nhiên của chúng ta. Tất cả bức xạ từ Mặt trời truyền đến Mặt trăng và việc bảo vệ bản thân khỏi nó là điều khá khó khăn.
Đồng thời, thực tế rằng mặt trăng nên trở thành bước đầu tiên cho sự tiến bộ của con người trong không gian là một thực tế không thể chối cãi, Zeleny Lev tin tưởng. Theo ông, Mặt trăng có thể trở thành căn cứ trung chuyển cho các vụ phóng tới các hành tinh khác của hệ Mặt trời. Nó cũng sẽ có thể đặt một trạm cảnh báo sớm về sự tiếp cận của các vật thể không gian nguy hiểm đối với Trái đất: sao chổi và tiểu hành tinh, điều này khá quan trọng trong bối cảnh các sự kiện gần đây. Tuy nhiên, điều quan trọng nhất là heli-3, có thể là nhiên liệu không gian của tương lai. Thật khó tin, nhưng lớp bụi màu xám đen, phủ kín toàn bộ bề mặt của Mặt trăng, là một kho chứa chất độc nhất vô nhị này.
Dầu khí trên hành tinh không tồn tại mãi mãi. Theo một số chuyên gia, nhân loại sẽ sống trên các nguồn tài nguyên này trong khoảng 40 năm mà không gặp vấn đề gì đặc biệt. Ngày nay, các nhà máy điện hạt nhân là giải pháp thay thế duy nhất, nhưng điều này không quá an toàn do bức xạ. Đồng thời, phản ứng nhiệt hạch liên quan đến heli-3 thân thiện với môi trường. Theo các nhà khoa học, không có gì tốt hơn vẫn chưa được phát minh và có ít nhất 2 lý do giải thích cho điều này. Thứ nhất, nó là một loại nhiên liệu nhiệt hạch rất hiệu quả, và thứ hai, thậm chí còn có giá trị hơn, nó thân thiện với môi trường, Erik Galimov, giám đốc Viện Địa hóa và Hóa học Phân tích mang tên V. I. TRONG VA. Vernadsky.
Theo ước tính của Vladislav Shevchenko, trưởng khoa nghiên cứu mặt trăng và hành tinh tại Viện Thiên văn Nhà nước thuộc Đại học Tổng hợp Moscow, trữ lượng helium-3 trên vệ tinh tự nhiên của Trái đất sẽ đủ cho hàng nghìn năm. Theo các chuyên gia, khối lượng tối thiểu của helium-3 trên Mặt Trăng là khoảng 500 nghìn tấn, theo ước tính lạc quan hơn thì ở đó ít nhất là 10 triệu tấn. Trong phản ứng nhiệt hạch, khi có 0,67 tấn đơteri và 1 tấn heli-3 tham gia phản ứng, năng lượng tỏa ra tương đương với năng lượng đốt cháy của 15 triệu tấn dầu. Cần lưu ý rằng hiện tại vẫn cần nghiên cứu tính khả thi về mặt kỹ thuật của việc thực hiện các phản ứng như vậy.
Và việc khai thác chất này trên mặt trăng sẽ không hề dễ dàng. Mặc dù heli-3 nằm ở lớp bề mặt nhưng nồng độ của nó rất thấp. Vấn đề chính tại thời điểm này là thực tế của việc sản xuất heli từ regolith mặt trăng. Hàm lượng heli-3 theo yêu cầu của ngành điện là khoảng 1 gam trên 100 tấn đất mặt trăng. Điều này có nghĩa là để chiết xuất 1 tấn đồng vị này, cần ít nhất 100 triệu.tấn đất mặt trăng.
Trong trường hợp này, heli-3 sẽ phải được tách ra khỏi heli-4 không cần thiết, nồng độ của nó trong regolith cao hơn 3 nghìn lần. Theo Erik Galimov, để khai thác 1 tấn heli-3 trên mặt trăng, như đã đề cập ở trên, cần phải xử lý 100 triệu tấn đất mặt trăng. Chúng ta đang nói về một phần của Mặt trăng với tổng diện tích khoảng 20 km vuông, sẽ cần được xử lý ở độ sâu 3 mét! Đồng thời, thủ tục chuyển 1 tấn nhiên liệu này đến Trái đất sẽ tiêu tốn ít nhất 100 triệu USD. Nhưng trên thực tế, ngay cả lượng rất lớn này cũng chỉ bằng 1% chi phí năng lượng có thể khai thác tại nhà máy nhiệt điện từ nguồn nguyên liệu thô này.
Theo ước tính của Shevchenko, chi phí chiết xuất 1 tấn heli-3, tính đến việc tạo ra tất cả cơ sở hạ tầng cần thiết cho quá trình sản xuất và vận chuyển nó tới Trái đất, có thể lên tới 1 tỷ USD. Đồng thời, việc vận chuyển 25 tấn helium-3 về Trái đất sẽ tiêu tốn của chúng ta 25 tỷ USD, đây không phải là một số tiền quá lớn, nếu xét với quy mô nhiên liệu như vậy là đủ để cung cấp năng lượng cho sinh vật trái đất trong cả năm. Lợi ích của một tàu sân bay năng lượng như vậy trở nên rõ ràng nếu chúng ta tính rằng chỉ riêng Hoa Kỳ hàng năm chi khoảng 40 tỷ đô la cho các tàu sân bay năng lượng.
Theo tính toán của phi hành gia người Mỹ Harrison Schmitt, việc sử dụng heli-3 trong năng lượng trên cạn, có tính đến tất cả các chi phí vận chuyển và sản xuất, trở nên có lãi và khả thi về mặt thương mại khi sản xuất năng lượng nhiệt hạch sử dụng nguyên liệu thô này vượt quá công suất. trên 5 GW. Trên thực tế, điều này cho thấy rằng ngay cả 1 nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu mặt trăng cũng đủ để việc vận chuyển đến Trái đất với chi phí hiệu quả. Theo ước tính của Schmitt, số chi phí sơ bộ ngay cả ở giai đoạn nghiên cứu sẽ vào khoảng 15 tỷ USD.
Eric Galimov đề xuất một trong những phương án khả thi để tách helium-3. Để tổ chức khai thác đồng vị từ bề mặt Mặt Trăng, ông đề xuất nung nóng regolith tới 700 độ C. Sau đó, nó có thể được hóa lỏng và loại bỏ bề mặt. Theo quan điểm của công nghệ hiện đại, các thủ tục này khá đơn giản và được nhiều người biết đến. Nhà khoa học Nga đề xuất làm nóng các nguyên liệu thô trong các "lò năng lượng mặt trời" đặc biệt, lò này sẽ tập trung ánh sáng mặt trời vào regolith bằng cách sử dụng các gương lõm lớn. Trong trường hợp này, từ đất mặt trăng có thể chiết xuất oxy, hydro và nitơ có trong nó. Điều này có nghĩa là ngành công nghiệp mặt trăng không chỉ có thể sản xuất nguyên liệu thô cho tổ hợp năng lượng trên mặt đất mà còn cả nhiên liệu tên lửa cho tên lửa mang nó, cũng như không khí và nước cho những người làm việc tại các doanh nghiệp trên mặt đất. Các dự án tương tự hiện đang được thực hiện ở Hoa Kỳ.
Nhưng đây không phải là tất cả những gì mà đất mặt trăng có thể mang lại cho chúng ta. Regolith chứa hàm lượng titan cao, về lâu dài sẽ giúp thiết lập việc sản xuất các phần tử của thân tên lửa và các cấu trúc công nghiệp trực tiếp trên vệ tinh tự nhiên của Trái đất. Trong trường hợp này, chỉ các yếu tố công nghệ cao của tên lửa, máy tính và dụng cụ mới phải được đưa lên mặt trăng. Và điều này có thể mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn thứ hai cho toàn bộ nền kinh tế Mặt Trăng - việc xây dựng một sân bay vũ trụ tiết kiệm nhất, một cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu toàn bộ hệ mặt trời.
