Вже достатньо давно вчені знають, що деякі породи на поверхні Місяця містять титан. Проте наскільки його там насправді багато і чи легко його видобувати? Нове дослідження спробувало відповісти на це питання.
Цінний ресурс на Місяці
Освоєння Місяця з метою видобутку його ресурсів є важливим кроком на шляху людства до освоєння Сонячної системи. Один з найпоширеніших ресурсів на ньому вважається відносно цінним і на Землі — титан.
При ціні 10 000 доларів за тонну, це один з найцінніших металів, що використовується в різних галузях промисловості, таких як аерокосмічна та нанотехнології. Тож, чи можемо ми використовувати титан з Місяця, щоб забезпечити земну економіку більшою кількістю цього цінного матеріалу? Це питання знаходиться в центрі уваги дослідників з Уппсальського університету Фінляндії.
Не дивно, що титану, дев’ятого за поширеністю елементу Всесвіту, багато на Місяці. Більшість місячного титану міститься в мінералі під назвою ільменіт, який також доступний на Землі за ціною близько 390 доларів за метричну тонну. Ільменіт становить до 20% об’єму деяких порід у морі Спокою, де астронавти Apollo висадилися і зібрали зразки.
Видобуток титану на Землі та на Місяці
Щоб переконатися в точності допустимої кількості потенційного титану, доступного на Місяці, автори нового дослідження, опублікованого в журналі European Geologist, Рено Мерль, Мікаель Гек, Валентин Тролль і Олександр Гіглінг, вивчили дві різні концентрації ільменіту — 3% для загального реголіту в цьому районі та 15% для базальтових порід, які астронавти Apollo відібрали для зразків. Потім вони порівняли потенційну продуктивність шахти в цьому регіоні з шахтою Телнесс у їхній рідній Норвегії, однією з найпродуктивніших у світі.
Телнесс розташований на одному з найбагатших родовищ титану у світі, запаси якого оцінюються в 575 мільйонів метричних тонн, доступних для видобутку. Хоча за розмірами воно є карликовим порівняно з масштабами Моря Спокою, його висока концентрація 18% TiO2 (діоксид титану — найпоширеніша форма матеріалу) означає, що воно, ймовірно, має високий рівень видобутку протягом усього терміну експлуатації і є базовим показником для порівняння з місячним видобутком шахти. Важливо, що вона регулярно виробляє 750 кілотонн ільменіту на рік, що становить близько 5% світового виробництва титану.
Для експлуатації шахти потрібен великий екскаватор і шість великих самоскидів. Загалом, екскаватор і самоскиди виробництва Caterpillar представляють майже 2 500 тонн матеріалу, який буде відправлено на Місяць. За оцінками авторів, для цього знадобиться понад 40 запусків ракети-носія Saturn V — приблизно стільки, скільки знадобилося для повної побудови МКС.
Ефективність видобутку мінералу на Місяці
Після того, як обладнання опиниться на Місяці, його все одно потрібно буде живити. Великі дизельні двигуни, які зараз приводять у рух ці гігантські машини, не дуже підходять для Місяця. На Землі загальна потужність, необхідна для роботи всіх семи машин, становить близько 11 МВт, яку, на думку авторів, можна задовольнити шляхом комбінації сонячної та ядерної енергії. Однак вони не згадують, як достатньо велика батарея вплине на їхні розрахунки ваги.
Отже, наскільки ефективною була б така видобувна операція, якби все було на місці і працювало? Є кілька способів виміряти ефективність, але спочатку давайте подивимося на загальну кількість видобутого титану. За розрахунками авторів, очікуваний обсяг видобутку становить близько 500 тис. тонн на рік — приблизно 2/3 від обсягу виробництва Tellnes, — але слід зазначити, що для досягнення цього рівня знадобиться до 20 років.
За 20 років багато що може змінитися з погляду технологій і використання матеріалів загалом, тому, зрештою, ця стаття не є переконливим аргументом на користь видобутку титану, як економічного рішення, особливо з огляду на те, що шахти на Землі можуть швидко наростити виробництво, щоб задовольнити дедалі більший земний попит на нього.
Перспективи видобутку титану на Місяці
Однак процес видобутку має додаткову перевагу — розщеплення ільменіту для вивільнення титану також вивільняє необхідний для всього кисень, від ракетного палива до повітря, яким ми дихаємо. Отже, замість того, щоб шукати саме титан, ранні розробки на Місяці могли б зосередитися на кисні, який міститься в ільменіті, і видобувати титан, імовірно, цінніший із цих двох матеріалів на Землі, як побічний ефект.
Однак, як зазначають автори статті, сумнівно, що будь-який подібний проєкт буде реалізовано в найближчі 10 років. На той час технології продовжуватимуть розвиватися, поки одного разу хтось не добуде перший титан на Місяці. Залишається тільки з’ясувати, де цей цінний матеріал буде найкориснішим, коли це станеться.
За матеріалами phys.org
