Garść ziemi, która została zebrana na grzbiecie księżycowego krateru Camelot, zsunęła się ze zwykłej miarki do specjalnej teflonowej torby i wraz z zespołem Apollo 17 trafiła na Ziemię. Tego dnia, 13 grudnia 1972 r., mało kto mógł sobie wyobrazić, że próbka gleby księżycowej o numerze 75501, a także próbki gleby dostarczone przez Apollo 11 i szereg innych ekspedycji, w tym sowiecką stację badawczą Łuna 16, będą służyć jako ważki argument, aby ludzkość zdecydowała się powrócić na Księżyc w XXI wieku. Uświadomienie sobie tego nastąpiło dopiero 30 lat później, kiedy młodzi naukowcy z Uniwersytetu Wisconsin stwierdzili znaczną zawartość helu-3 w próbce gleby księżycowej. Tą bardzo ciekawą substancją jest izotop znanego gazu - helu, którym podczas wakacji wypełnia się kolorowe balony.
Jeszcze przed misjami księżycowymi ZSRR i USA na naszej planecie znaleziono niewielką ilość helu-3, wtedy fakt ten był już zainteresowany społecznością naukową. Hel-3, który ma unikalną strukturę wewnątrzatomową, obiecywał naukowcom fantastyczne perspektywy. Jeśli uda nam się wykorzystać hel-3 w reakcji syntezy jądrowej, będzie można uzyskać kolosalną ilość elektryczności bez utonięcia w niebezpiecznych odpadach radioaktywnych, które są produkowane w elektrowniach jądrowych, niezależnie od naszego pragnienia. Wydobycie helu-3 na Księżycu i jego późniejsza dostawa na Ziemię nie jest łatwym zadaniem, ale jednocześnie ci, którzy zaangażują się w tę przygodę, mogą stać się posiadaczami oszałamiającej nagrody. Hel-3 to substancja, która może na zawsze uwolnić świat od „narkomanii” – paliw kopalnych, igieł olejowych.
Na Ziemi śmiertelnie brakuje helu-3. Ogromna ilość helu pochodzi ze Słońca, ale niewielka jego część to hel-3, a większość to znacznie bardziej powszechny hel-4. Podczas gdy te izotopy poruszają się w ramach „wiatru słonecznego” w kierunku Ziemi, oba izotopy ulegają zmianom. Hel-3, tak cenny dla Ziemian, nie dociera do naszej planety, ponieważ jest wyrzucany przez pole magnetyczne Ziemi. Jednocześnie na Księżycu nie ma pola magnetycznego i tutaj hel-3 może swobodnie gromadzić się w powierzchniowej warstwie gleby.
Obecnie naukowcy uważają naszego naturalnego satelitę nie tylko za naturalne obserwatorium astronomiczne i źródło zasobów energii, ale także za przyszły zapasowy kontynent dla Ziemian. Co więcej, to właśnie niewyczerpane źródło paliwa kosmicznego jest najbardziej atrakcyjne i obiecujące. Nowy możliwy kontynent dla Ziemian znajduje się w odległości zaledwie 380 tysięcy kilometrów od naszej planety, w przypadku jakiejś globalnej katastrofy na Ziemi równie dobrze mogłoby tu być schronienie dla ludzi. Z Księżyca można bez większych zakłóceń obserwować inne obiekty niebieskie, ponieważ na Ziemi w pewnym stopniu zakłóca to atmosfera. Ale najważniejsze są niewyczerpane rezerwy energii, które według naukowców wystarczyłyby ludzkości na 15 000 lat. Ponadto księżyc posiada rezerwy metali rzadkich: tytanu, baru, aluminium, cyrkonu, a to nie wszystko, twierdzą naukowcy. Dziś ludzkość jest dopiero na samym początku drogi do rozwoju Księżyca.
Obecnie Chiny, Indie, USA, Rosja, Japonia - wszystkie te państwa są w linii do księżyca, a tych krajów jest coraz więcej. Kolejny wzrost zainteresowania Księżycem nastąpił w połowie lat 90. ubiegłego wieku. Następnie w środowisku naukowym powstało założenie, że na Księżycu może być woda. Nie tak dawno amerykańska sonda LRO z rosyjskim urządzeniem Lend w końcu to potwierdziła - na Księżycu naprawdę jest woda (w postaci lodu na dnie kraterów) i jest jej dużo (do 600 mln ton), a to rozwiązuje wiele problemów.
Szczególnie cenna jest obecność wody na Księżycu, która może rozwiązać wiele różnych problemów, które pojawiają się podczas budowy baz księżycowych. Woda nie będzie musiała być dostarczana z Ziemi, może być przetwarzana bezpośrednio na miejscu – mówi Igor Mitrofanov, kierownik laboratorium kosmicznej spektroskopii gamma w IKI. Według niektórych obliczeń, przy odpowiednim pragnieniu i finansowaniu, ludzkość mogłaby osiedlić się na naszym naturalnym satelicie za 15 lat. Co więcej, najprawdopodobniej pierwsi mieszkańcy księżyca żyliby na jego biegunach w pobliżu dużych zasobów odkrytej wody.
Jednak do wielu rzeczy na Księżycu trzeba by się przyzwyczaić w nowy sposób – nawet do takiego procesu, jak chodzenie. O wiele łatwiej jest skakać na Księżycu, o tym, że grawitacja jest tu 6 razy mniejsza niż na Ziemi, kiedyś przekonał się Neil Armstrong, gdy 40 lat temu po raz pierwszy stanął na powierzchni tego ciała niebieskiego. Jednocześnie głównym wrogiem człowieka na Księżycu jest obecnie promieniowanie, nie ma tak wielu opcji zbawienia, z których. Według Leva Zeleny, dyrektora Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk, na naszym naturalnym satelicie nie ma pola magnetycznego. Całe promieniowanie słoneczne dociera do Księżyca i dość trudno się przed nim uchronić.
Jednocześnie fakt, że księżyc powinien stać się pierwszym krokiem w rozwoju człowieka w kosmosie, jest niepodważalnym faktem, uważa Zeleny Lev. Według niego Księżyc może stać się bazą przeładunkową dla startów na inne planety Układu Słonecznego. Możliwe będzie również umieszczenie stacji wczesnego ostrzegania o zbliżaniu się do Ziemi niebezpiecznych obiektów kosmicznych: komet i asteroid, co w świetle ostatnich wydarzeń jest dość istotne. Najważniejszy jest jednak hel-3, prawdopodobnie paliwo kosmiczne przyszłości. Trudno w to uwierzyć, ale ciemnoszary pył, pokrywający całą powierzchnię Księżyca, jest magazynem tej wyjątkowej substancji.
Ropa i gaz na planecie nie trwają wiecznie. Według wielu ekspertów ludzkość będzie żyła na tych zasobach przez około 40 lat bez żadnych szczególnych problemów. Dziś jedyną alternatywą są elektrownie jądrowe, ale nie jest to tak bezpieczne ze względu na promieniowanie. Jednocześnie reakcja termojądrowa z udziałem helu-3 jest przyjazna dla środowiska. Według naukowców nic lepszego nie zostało jeszcze wynalezione i istnieją co najmniej 2 powody tego. Po pierwsze jest to bardzo efektywne paliwo termojądrowe, a po drugie, co jest jeszcze cenniejsze, przyjazne dla środowiska – zauważa Erik Galimov, dyrektor Instytutu Geochemii i Chemii Analitycznej im. V. I. W I. Wernadskiego.
Według szacunków Władysława Szewczenki, kierownika wydziału badań Księżyca i planet w Państwowym Instytucie Astronomicznym Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, zapasy helu-3 na naturalnym satelicie Ziemi wystarczą na tysiące lat. Według ekspertów minimalna objętość helu-3 na Księżycu wynosi około 500 tysięcy ton, według bardziej optymistycznych szacunków jest tam co najmniej 10 milionów ton. Podczas reakcji syntezy termojądrowej, gdy do reakcji wchodzi 0,67 tony deuteru i 1 tona helu-3, uwalniana jest energia, która jest równoważna energii spalania 15 milionów ton ropy. Należy zauważyć, że w chwili obecnej nadal konieczne jest zbadanie technicznej wykonalności przeprowadzenia takich reakcji.
A wydobycie tej substancji na Księżycu nie będzie łatwe. Chociaż hel-3 znajduje się w warstwie powierzchniowej, jego stężenie jest bardzo niskie. Głównym problemem w tym momencie jest rzeczywistość produkcji helu z regolitu księżycowego. Wymagana przez energetykę zawartość helu-3 wynosi około 1 gram na 100 ton księżycowej gleby. Oznacza to, że za wydobycie 1 tony tego izotopu przypada co najmniej 100 mln.ton księżycowej gleby.
W takim przypadku hel-3 trzeba będzie oddzielić od zbędnego helu-4, którego stężenie w regolicie jest 3 tys. razy wyższe. Według Erika Galimova, aby wydobyć na Księżycu 1 tonę helu-3, konieczne będzie, jak wspomniano powyżej, przetworzenie 100 milionów ton księżycowej gleby. Mówimy o odcinku Księżyca o łącznej powierzchni około 20 kilometrów kwadratowych, który trzeba będzie przerobić na głębokość 3 metrów! Jednocześnie sama procedura dostarczenia 1 tony tego paliwa na Ziemię będzie kosztować co najmniej 100 milionów dolarów. Ale w rzeczywistości nawet ta bardzo duża ilość to tylko 1% kosztów energii, którą można wydobyć z tego surowca w elektrowni termojądrowej.
Według szacunków Szewczenki koszt wydobycia 1 tony helu-3, biorąc pod uwagę stworzenie całej niezbędnej infrastruktury do jego produkcji i dostarczania na Ziemię, może wynieść 1 mld USD. Jednocześnie transport 25 ton helu-3 na Ziemię będzie kosztował nas 25 miliardów dolarów, co nie jest tak dużą kwotą, biorąc pod uwagę, że taka skala paliwa wystarczy, aby zapewnić Ziemianom energię na cały rok. Korzyści płynące z takiego nośnika energii stają się oczywiste, jeśli policzymy, że same Stany Zjednoczone wydają rocznie na nośniki energii około 40 miliardów dolarów.
Według obliczeń amerykańskiego astronauty Harrisona Schmitta wykorzystanie helu-3 w energii ziemskiej, z uwzględnieniem wszystkich kosztów dostawy i produkcji, staje się opłacalne i opłacalne, gdy produkcja energii termojądrowej z tego surowca przekroczy moc 5 GW. W rzeczywistości sugeruje to, że nawet 1 elektrownia zasilana paliwem księżycowym wystarczy, aby dostawa na Ziemię była opłacalna. Według szacunków Schmitta wysokość wstępnych kosztów już na etapie badań wyniesie około 15 miliardów dolarów.
Jedną z możliwych opcji wydobycia helu-3 zaproponował Eric Galimov. Aby zorganizować wydobycie izotopu z powierzchni Księżyca, proponuje podgrzać regolit do 700 stopni Celsjusza. Następnie można go upłynnić i usunąć na powierzchnię. Z punktu widzenia nowoczesnych technologii procedury te są dość proste i dobrze znane. Rosyjski naukowiec proponuje podgrzewać surowce w specjalnych „piekarnikach słonecznych”, które skupią światło słoneczne na regolicie za pomocą dużych wklęsłych luster. W takim przypadku z gleby księżycowej będzie można wydobyć zawarty w niej tlen, wodór i azot. Oznacza to, że przemysł księżycowy mógłby wytwarzać nie tylko surowce dla ziemskiego kompleksu energetycznego, ale także paliwo rakietowe do rakiet go niosących, a także powietrze i wodę dla osób pracujących w przedsiębiorstwach księżycowych. Podobne projekty są obecnie realizowane w Stanach Zjednoczonych.
Ale to nie wszystko, co może nam dać księżycowa ziemia. Regolit zawiera wysoką zawartość tytanu, co w dłuższej perspektywie umożliwi rozpoczęcie produkcji elementów korpusów rakiet i konstrukcji przemysłowych bezpośrednio na naturalnym satelicie Ziemi. W takim przypadku na Księżyc trzeba będzie dostarczyć tylko zaawansowane technologicznie elementy rakiet, komputerów i instrumentów. A to może otworzyć drugi obiecujący kierunek dla całej gospodarki księżycowej - budowę najbardziej ekonomicznego portu kosmicznego, bazy naukowej do badania całego Układu Słonecznego.
