Уже давно ученые знают, что некоторые породы на поверхности Луны содержат титан. Однако насколько его там действительно много и легко ли его добывать? Новое исследование попыталось ответить на этот вопрос.
Ценный ресурс на Луне
Освоение Луны в целях добычи ее ресурсов является важным шагом на пути человечества к освоению Солнечной системы. Один из самых распространенных ресурсов на ней считается относительно ценным и на Земле — титан.
При цене 10 000 долларов за тонну, это один из самых ценных металлов, используемых в различных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая и нанотехнологии. Можем ли мы использовать титан с Луны, чтобы обеспечить земную экономику большим количеством этого ценного материала? Этот вопрос находится в центре внимания исследователей из Уппсальского университета Финляндии.
Неудивительно, что титана, девятого по распространенности элемента Вселенной, много на Луне. Большинство лунного титана содержится в минерале под названием ильменит, который также доступен на Земле по цене около $390 за метрическую тонну. Ильменит составляет до 20% объема некоторых пород в море Спокойствия, где астронавты Apollo высадились и собрали образцы.
Добыча титана на Земле и на Луне
Чтобы убедиться в точности допустимого количества потенциального титана доступного на Луне, авторы нового исследования, опубликованного в журнале European Geologist, Рено Мерль, Микаэль Хек, Валентин Тролль и Александр Гиглинг, изучили две различные концентрации ильменита — 3% для общего реголита в этом районе и 15% для базальтовых пород, которые астронавты Apollo отобрали для образцов. Затем они сравнили потенциальную производительность шахты в этом регионе с шахтой Телнесс в их родной Норвегии, одной из самых производительных в мире.
Телнесс расположен на одном из богатейших месторождений титана в мире, запасы которого оцениваются в 575 миллионов метрических тонн, доступных для добычи. Хотя по размерам оно карликовое по сравнению с масштабами Моря Покоя, его высокая концентрация 18% TiO2 (диоксид титана — самая распространенная форма материала) означает, что оно, вероятно, имеет высокий уровень добычи в течение всего срока эксплуатации и является базовым показателем для сравнения с месячной добычей шахты. Важно, что она регулярно производит 750 килотонн ильменита в год, что составляет около 5% мирового производства титана.
Для эксплуатации шахты требуется большой экскаватор и шесть больших самосвалов. В общей сложности, экскаватор и самосвалы производства Caterpillar представляют почти 2 500 тонн материала, который будет отправлен на Луну. По оценкам авторов, для этого понадобится более 40 запусков ракеты-носителя Saturn V — примерно столько, сколько понадобилось для полного построения МКС.
Эффективность добычи минерала на Луне
После того как оборудование окажется на Луне, его все равно нужно будет питать. Большие дизельные двигатели, которые сейчас приводят в движение эти гигантские машины, не слишком подходят для Луны. На Земле общая мощность, необходимая для работы всех семи машин составляет около 11 МВт, которую, по мнению авторов, можно удовлетворить за счет комбинации солнечной и ядерной энергии. Однако они не упоминают, как достаточно большая батарея повлияет на их расчет веса.
Итак, насколько эффективна была бы такая добывающая операция, если бы все было на месте и работало? Есть несколько способов измерить эффективность, но сначала давайте посмотрим общее количество добываемого титана. По расчетам авторов, ожидаемый объем добычи составляет около 500 тыс. тонн в год — примерно 2/3 от объема производства Tellnes, но следует отметить, что для достижения этого уровня понадобится до 20 лет.
За 20 лет многое может измениться с точки зрения технологий и использования материалов в целом, поэтому, в конце концов, эта статья не является убедительным аргументом в пользу добычи титана как экономического решения, особенно ввиду того, что шахты на Земле могут быстро нарастить производство, чтобы удовлетворить растущий земной спрос на него.
Перспективы добычи титана на Луне
Однако процесс добычи имеет дополнительное преимущество — расщепление ильменита для высвобождения титана также высвобождает необходимый для всего кислород, от ракетного топлива до воздуха, которым мы дышим. Следовательно, вместо того, чтобы искать именно титан, ранние разработки на Луне могли бы сосредоточиться на содержащемся в ильмените кислороде, и добывать титан, вероятно, более ценный из этих двух материалов на Земле, как побочный эффект.
Однако как отмечают авторы статьи, сомнительно, что любой подобный проект будет реализован в ближайшие 10 лет. К тому времени технологии будут продолжать развиваться, пока однажды кто-то не добудет первый титан на Луне. Остается только выяснить, где этот ценный материал будет наиболее полезен когда это произойдет.
По материалам phys.org
