50 лет назад, 20 июля 1969 года, Нил Армстронг и Базз Олдрин высадились на Луне. Они стали первыми людьми, ступившими на другое небесное тело. Одной из задач экипажа «Аполлона-11» стала доставка на Землю первых образцов лунного грунта. СССР для доставки использовал автоматические межпланетные станции. В определенный момент ученые двух стран обменялись образцами. Все российские запасы лунной пыли и переданные СССР американские пробы хранятся в Институте геохимии и аналитической химии РАН.
Какого цвета лунная пыль, чем она пахнет, сколько стоит, опасна ли она для человека и целесообразна ли добыча лунных ресурсов и доставка их на Землю, в интервью РИА Новости рассказал заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Евгений Слюта.
Новости партнеров
— Сколько грамм лунного грунта доставили на Землю советские аппараты?
— 326 граммов. В том числе пробы с глубины более двух метров. Это образцы из Моря Изобилия, Моря Кризисов и из материковой области между этими морями. Моря – это темные участки, которые мы видим при взгляде на Луну. Светлые районы – материковая кора. Каждое море отличается по содержанию основных породообразующих минералов и рудного минерала ильменита. Поэтому важно, что лунный грунт был доставлен из разных точек. Если приплюсовать к нашим запасам американские образцы, то в институте хранится грунт из пяти мест посадок – трех советских и двух из шести мест посадок американских пилотируемых экспедиций — «Аполлона-14» и «Аполлона-16».
— Мы им тоже передали свои образцы?
— Советский Союз достаточно активно раздавал образцы лунного грунта иностранным ученым, например, во Францию. С американцами мы обменивались образцами. Речь идет о миллиграммах, редко – граммах грунта. Этого вполне достаточно для исследования. В общей сложности в нашем лунном хранилище, которое расположено у нас в институте, находится порядка 340 граммов. Мы продолжаем его исследовать.
— В отличие от нас, американцы привезли на Землю почти 400 кг грунта.
— Пилотируемые аппараты изначально были более грузоподъемными. Всем экипажам «Аполлонов» была поставлена задача первым делом после посадки взять пробы грунта в месте приземления на случай, если придется экстренно возвращаться на Землю. Это называлось страховочной пробой грунта. Первым пробы привез «Аполон-11», но места взятия проб не были задокументированы. Это был первый лунный грунт, доставленный на Землю в значительном количестве. И в этом была его особая ценность. Для науки наиболее интересны образцы, взятые определенным способом и в определенном месте. Поэтому, начиная с «Апполона-12», все пробы были задокументированы, указаны координаты, имеются фотографии до и после взятия проб. В общей сложности они привезли 391 кг образцов.
— Наши образцы хранится в каких-то специальных условиях?
Новости партнеров
— Да, в специальном хранилище с инертной средой, где поддерживается необходимая температура и влажность. В свое время в целях безопасности герметичные капсулы с лунным грунтом к нам в институт доставляли БТР. Тогда работы по Луне были секретными, все проводилось при повышенных мерах безопасности. С тех пор образцы, за исключением передаваемых зарубежным ученым, не покидали стен института.
— Вы сказали, что они до сих пор изучаются. Неужели за полвека образцы не изучили досконально, до атомного уровня?
— За эти 50 лет аппаратура для исследования вещества кардинально изменилась. У нас появились современные электронные микроскопы, которые позволили, и мы сейчас готовим новую научную публикацию, исследовать одну частицу лунного грунта размером порядка 100 микрон буквально до уровня атомной решетки. Исследования продолжатся и в будущем. Изначально мы и американцы решили, что для исследования будет использоваться только половина имеющегося лунного грунта, а вторая останется для изучения будущими поколениями.
— Учитывая, что в вашем институте исследовали советские и американские образцы лунного грунта, можно ли путем анализа образцов сделать утверждение, что американцы точно были на Луне?
— У нас в научной среде считается неприличным поднимать эти вопросы. Ставить под сомнение американские пилотируемые миссии на Луну – это невежество, признак недостаточного образования. Кому-то теория лунного заговора просто коммерчески выгодна, он на ней деньги зарабатывает. Среди ученых вопрос были или не были — просто не стоит.
Причины лунной гонки между СССР и США были чисто политические, но ученые обеих стран максимально воспользовались шансом и очень тщательно отработали научную программу на Луне. Если говорить об американцах, то они развернули в местах посадок сеть долговременных сейсмических станций, с помощью которой мы получили всю известную сейчас информацию о внутреннем строении Луны, провели обширную геологоразведку с тщательным документированием образцов. В период лунной гонки мы получили 95 процентов всех основных научных данных, которые знаем о Луне на сегодняшний день. Например, советская «Луна-1» установила, что у естественного спутника Земли нет магнитного поля. Первый посадочный аппарат «Луна-9» показал, что лунная поверхность вполне твердая. Орбитальный аппарат «Луна-10» сделал первую геохимическую съемку поверхности Луны.
— Какого цвета лунный грунт?
— Темно-серый.
Новости партнеров
— И в морях, и на материках?
— Да, практически вся Луна кажется однотонной за исключением некоторых оттенков, придаваемых доминирующим содержанием тех или иных минералов и уровня освещенности местности Солнцем. К сожалению, и это было обнаружено американскими астронавтами, один из признаков определения минерала на Земле, а именно цвет, на безатмосферной Луне отсутствует.
— Лунный грунт радиоактивен, он фонит?
— Нет. Любое вещество имеет свой радиационный фон. Нормальный фон базальтов на Земле – 10-11 микрорентген в час. У вас дома он может быть выше, но это нормально, мы к этому адаптированы. На Луне фон примерно такой же, лишь в местах ториевых аномалий чуть выше.
— Если человек мог бы без скафандра оказаться на Луне, какой запах он бы почувствовал?
— Когда астронавты возвращались в кабину спускаемого аппарата и занесли на скафандрах лунную пыль, то описывали ее запах как напоминающий запах пороха.
— Опасна ли лунная пыль для человека, если ее вдохнуть?
— Частицы менее 20 микрон при вдохе из легких не выводятся. Крупные частицы откашливаются, а мелкодисперсная пыль остается внутри. С этим, например, связаны профессиональные заболевания у шахтеров. У астронавтов лунная пыль вызывала раздражение глаз, а у некоторых гайморит. По словам Юджина Кернана, командира экипажа «Аполлона-17», «она словно поселяется в каждом уголке, в каждой щелочке космического корабля и в каждой поре вашей кожи».
— В лунном грунте обнаружен гелий-3, который можно использоваться в термоядерном синтезе, другие материалы. Насколько целесообразно с коммерческой точки зрения добывать и везти на Землю полезные ископаемые?
— В настоящее время таких элементов, которое было бы целесообразно везти на Землю, на Луне нет. Запасы редкоземельных элементов на Земле находятся в достаточном количестве.
— Сколько стоит доставка лунного грунта на Землю?
— Цена зависит от затрат на его доставку – запуска аппарата к Луне, взятия проб, возвращения на Землю. Это очень большие суммы. С точки зрения научной ценности, лунный грунт не имеет цены.
— Можно ли на Земле создать искусственный лунный грунт?
— Лунный реголит уникальный по образованию материал, на Земле создать полный его аналог практически невозможно. Мы для разных задач Роскосмоса изготавливаем аналоги лунного грунта для тестирования космической техники с необходимыми физико-механическими свойствами, электромагнитными свойствами, близкие по химическо-минеральному составу. Это целая серия различных аналогов лунного грунта для различных задач. Любая компетентная лаборатория, которая когда-либо исследовала оригинальный лунный грунт, с высокой степенью вероятности определит подделку или укажет, какой экспедицией была привезена проба, поскольку они отличаются по минеральному составу.
У лунного реголита очень высокая степень налипания на скафандры, научную аппаратуру. Это связано с формой самих частиц, потому что в отличие от земного песка они не обкатаны ветром и водой, а имеют острые углы. Также это связано с их электростатикой. Во время восхода Солнца пыль заряжается, поднимается над поверхностью. Она такая мелкая, размером в первые десятки микрон, что ее не видно. Пыль сильно влияет на деградацию солнечных батарей. Панели покрываются ею и перегреваются. Так, солнечные батареи научной станции на месте посадки «Аполлона-11» проработали порядка 28 дней и после этого станция отключилась. Последующие экспедиции стали использовать изотопные источники для выработки электроэнергии. Лунная пыль очень абразивная. Она везде оставляла царапины, к чему прикасались испачканные пылью перчатки скафандров астронавтов.
Но с такой прилипчивостью можно бороться. Для строительства будущей лунной инфраструктуры мы разрабатываем средства, которые позволят спечь поверхность лунного грунта и образовать твердую поверхность.
— Типа бетонной плиты?
— Да. Для этого исследуем возможность использования концентрированной солнечной энергии, лазерное воздействие и микроволновое излучение. Эти работы находятся на начальном этапе. Но решение этой задачи позволит защитить объекты инфраструктуры от воздействия пыли.
Кроме того, нами проанализированы различные варианты строительства инфраструктуры из лунного реголита. Сейчас, например, очень модна 3D-печать, предлагается печать объектов на Луне на таком принтере. Но такой способ использует дополнительные компоненты в качестве клея, который необходимо доставлять с Земли. По ценам 2009 года доставка 1 килограмма груза на поверхность Луны оценивалась в 60 тысяч долларов, представляете, в какую стоимость выйдет доставка туда связующих компонентов? Поэтому мы сосредоточились на разработке технологий, которые не требуют дополнительных компонентов, а используют только имеющиеся на Луне ресурсы.
— Обнаружены ли в лунном реголите минералы, которые не встречаются на Земле?
— Конечно, на Луне встречаются минералы, которых нет на Земле. Но при этом Луна минералами бедна. Нам известно наличие на ней всего около 100 различных минералов, а на Земле – более 5 тысяч. Такое богатство связано с присутствием на планете воды. Казалось бы, Луна наш естественный спутник, но она абсолютно не похожа на Землю.
— А как была сформирована Луна?
— Существует две основные гипотезы: либо совместное образование с Землей, либо удар по Земле большого тела с выбросом вещества, из которого образовалась Луна. У каждой гипотезы есть свои плюсы и минусы. У нас в ГЕОХИ РАН развивается гипотеза совместного образования Луны с Землей. За рубежом доминирует вторая версия. Чтобы подтвердить одну из них, нужны новые пробы грунта из разных районов Луны.
— Какие задачи ставят геологи по дальнейшему изучению Луны?
— Сейчас в российской Федеральной космической программе сроком до 2025 года запланировано три лунных миссии. Первая из них – «Луна-25». Основная задача посадочного аппарата — научить инженеров летать и садиться на Луну, поэтому там минимальный комплекс научной аппаратуры. Затем последует орбитальный аппарат «Луна-26», основная задача которого съемка поверхности Луны в оптическом и других диапазонах, а также радиолокация подповерхностного слоя для последующего выбора потенциальных мест посадки автоматических и пилотируемых экспедиций, развертывания базы. «Луна-27» — это посадочная станция для исследования лунного грунта и газов в грунте непосредственно на месте, без доставки на Землю. Станция будет оборудована буром, который достанет образец с глубины 1-2 метра.
За пределами 2025 года планируется запуск спускаемого аппарата «Луна-28», который проведет холодное бурение, сохраняющее в грунте летучие вещества, и вернет на Землю взятые образцы.
Далее мы предлагаем, и наша инициатива поддержана РАН и Роскосмосом, создание тяжелого лунохода по проекту «Робот-геолог» и среднего лунохода-разведчика. Оба проекта рассматриваются для реализации в рамках следующей Федеральной космической программы. По ним ведется эскизное проектирование. Также нами предложен проект размещения на лунной поверхности опорной сети из 8-10 автоматических станций сейсмического мониторинга. Это автономные научные станции в виде небольшого контейнера весом около 50 килограммов с сейсмометром, магнитометром, гравиметром, глубинным зондом для измерения электромагнитных свойств и температуры грунта на глубину до 5 метров, и уголковым отражателем для лазерной навигации. Также нами разрабатывается вариант буровой установки нового поколения, которая способна брать пробы грунта на глубине до 15 метров. Это небольшие устройства массой около 80 килограммов. С такой длинной бура мы практически по всей поверхности Луны сможем достичь глубины подстилающей лунный грунт породы. Если таким буром взять образцы с обратной стороны Луны, по содержанию захваченных частицами грунта газов мы узнаем, когда Луна получила синхронное вращение вокруг своей оси с вращением вокруг Земли и теперь всегда смотрит на нас всегда одной стороной.
— Нужны ли в таком случае новые пилотируемые полеты на Луну?
— Как я сказал, мы разработали концепцию робота-геолога. Он должен пройти путь длиной до 500 километров, проводя отбор грунта вдоль пути движения. Проект может быть реализован уже в течение следующего десятилетия. Аналогичный пилотируемый проект мы не сможем реализовать в такие сроки. Человек на Луне должен выполнять только те функции, с которыми не справится автомат. В настоящее время речь о постоянном присутствии человека на Луне не стоит. Большой круг задач может быть решен роботизированными средствами. Потребуется лишь периодическое присутствие человека.
По нашим совместно со специалистами Роскосмоса предварительным подсчетам, на начальном этапе освоения Луны для обеспечения транспортных перевозок на с Луны на Землю может потребоваться ежегодно примерно 200 тонн кислорода и 50 тонн водорода. Для того, чтобы привезти эти запасы на Луну, потребуется 15 миллиардов долларов в год. И это мы не берем в расчет доставку других грузов. Такие суммы сразу ставят под вопрос целесообразность освоения Луны. В этой связи мы занимаемся разработкой технологий получения криогенных компонентов (кислорода и водорода) для создания ракетного топлива на месте из лунного грунта, что потребует на порядки меньших затрат. В полярных областях Луны в лунном реголите содержится достаточное количество летучих компонентов – кислорода, водорода, водяного льда и других. Та страна, которая первой решит задачи по получению компонентов ракетного топлива, газов и воды для жизнеобеспечения и постройке сооружений из лунного грунта, не только обеспечит свое постоянное присутствие на лунной поверхности и закрепится на Луне, но и сможет использовать свою лунную инфраструктуру в коммерческих целях и сделать это присутствие частично окупаемым. Многие страны, не имеющие средств доставки на Луну, и тем более необходимой инфраструктуры на лунной поверхности, воспользуются такой возможностью, чтобы отправить своих ученых и инженеров для проведения различных экспериментов и исследований на лунной поверхности. Точно так же, как страны, обладающие средствами доставки на околоземную орбиту, используют их не только в научных, но и коммерческих целях.
