Księżyc w przyszłości może być źródłem cennych pierwiastków i minerałów

NASA planuje lądowanie załogowej misji na powierzchni Księżyca na 2025 rok. W ramach misji Artemis III dwoje astronautów pozostanie na orbicie, a dwoje wyląduje i spędzi tam około tydzień. Wcześniej planowana jest załogowa misja Artemis II, w ramach której czworo astronautów obleci Księżyc na wysokości 8900 km nad powierzchnią. Powinno to nastąpić w 2024 roku. Zanim to się jednak wydarzy wystartować musiała bezzałogowa misja Artemis I. Jej start był przekładany, ale ostatecznie misja wystartowała w środę rano polskiego czasu.

Jak działa program Artemis

Program Artemis realizują NASA, firmy prywatne, a także partnerzy międzynarodowi, m.in. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Ma on umożliwić realizację zadań zarówno czysto naukowych, jak zbadanie znajdujących się na Księżycu skał sprzed 4,5 mld lat, co pomoże zrekonstruować wygląd i najdalszą historię naszej planety, ale też zadań bardziej praktycznych. Prowadzić ma bowiem do założenia na Srebrnym Globie stałej bazy i dać szansę do dalszej eksploracji kosmosu, np. Marsa. Księżyc może być też źródłem rozmaitych surowców naturalnych, a jego eksploracja zapoczątkować rozwój tzw. kosmicznego górnictwa.

"Metale i pierwiastki są obecne na Księżycu w dużych ilościach, ponieważ - gdy kształtował się on wraz z Układem Słonecznym - dostał ich pewną ilość, którą dostały też planety. Ale Księżyc do dziś bombardowany jest asteroidami, które mają różny mineralny skład i zostawiają na księżycowej powierzchni dużo rozmaitych minerałów" - mówi PAP geolog dr Natalia Zalewska z Centrum Badań Kosmicznych PAN (CBK PAN).

W kontekście Księżyca powszechnie mówi się o izotopie helu-3, którego na naszym naturalnym satelicie jest o wiele więcej niż na Ziemi - zaznacza dr Zalewska. "To priorytetowy pierwiastek. Hel-3 pochodzi ze Słońca, cząstki tego pierwiastka uderzają o powierzchnię Księżyca. Ziemia ma atmosferę, która blokuje te cząsteczki, a Księżyc jej nie posiada, dlatego wszystko wnika w regolit księżycowy" - podkreśla badaczka.

Już w lutym br. dwie firmy - Solar System Resources Corporation Sp. z o.o. z Krakowa i amerykańska US Nuclear Corp. - podpisały list intencyjny na bezzałogową ekspedycję górniczą na Księżyc, której celem jest wydobycie tego cennego izotopu. Krakowska firma wyraziła wolę dostarczenia 500 kg izotopu helu-3 do 2028-32 r., a US Nuclear Corp. odbioru tej dostawy.

Specjaliści z krakowskiej firmy wyjaśniali wówczas, że na Księżycu helu-3 jest 100 milionów razy więcej niż w złożach na Ziemi, a w dodatku odnawia się, niesiony przez wiejący nieustannie wiatr słoneczny.

Jak wykorzystać hel-3

Do czego może się przydać hel-3? Wykorzystuje się go w badaniach naukowych, kriogenice, komputerach kwantowych, urządzeniach do badań MRI (rezonansu magnetycznego), a także w detektorach materiałów radioaktywnych stosowanych na lotniskach i przejściach granicznych. Przede wszystkim w przyszłości izotop ten mógłby być paliwem do reaktorów, które będą produkowały czystą energię, bez wytwarzania radioaktywnych odpadów czy gazów cieplarnianych. Eksperci z polskiej firmy szacują, że 200 ton helu-3 wystarczyłoby, aby pokryć globalne roczne zapotrzebowanie energetyczne całej ludzkości.

"Aby uzyskać nawet małą ilość helu-3, trzeba byłoby +przerobić+ kilkanaście ton regolitu. Przede wszystkim myśli się więc, by ten hel wytwarzać na Księżycu i pozyskiwać go tam. Dlatego też potrzebne jest zbudowanie infrastruktury, która mogłaby to przyspieszyć. Inaczej nie będzie się to opłacać" - zaznacza dr Zalewska.

Uwaga naukowców skupia się także na powszechnym na Księżycu ilmenicie - minerale, zaliczanym do gromady tlenków. Mógłby być źródłem choćby żelaza i tytanu. "Zwłaszcza tytan jest pierwiastkiem szeroko wykorzystywanym w przemyśle i medycynie" - podkreśla dr Zalewska. Stopy tytanu wykorzystuje się np. w produkcji silników odrzutowych, w motoryzacji, przy produkcji protez dentystycznych.

Choć na razie eksploatacja Księżyca w celu pozyskiwania surowców jest dosyć kosztowna, to - jak podkreśla dr Zalewska - powstają wciąż nowe technologie, które służą badaniu jego zasobów.

Specjaliści z CBK PAN i Instytutu Nauk Geologicznych PAN w projekcie ESA, the Martian far-IR Ore Spectrometer (MIRORES), pracują nad orbitalnym spektrometrem do pomiaru siarczków w dalekiej podczerwieni. Będzie on wykorzystany do mapowania zasobów kosmicznych na Księżycu, Marsie i dużych asteroidach. Instrument ma być przeznaczony do poszukiwania rud ilmenitu, troilitu czy pirytu. Może - jak mówi dr Zalewska - wykrywać też metale szlachetne np. złoto i srebro, bo ich wskaźnikiem są właśnie siarczki.

"Urządzenie montuje się na sondzie, która krąży po orbicie danego obiektu w kosmosie. Monitoruje dany obiekt poprzez zdjęcia robione w podczerwieni. To detektor skierowany na wykrywanie określonych minerałów" - opisuje badaczka, która uczestniczy w pracach nad urządzeniem. Na razie jest ono w fazie konstrukcji prototypu.

W skałach bazaltowych na Księżycu - przypomina - można pozyskiwać też inne minerały, aluminium, wapń, sód, potas, krzem, ale póki co nie będzie to opłacalne.

Jaki najważniejszy zasób pozyskiwany na Księżycu

Na razie najważniejszym zasobem pozyskiwanym na Księżycu może być lód wodny, rozproszony w regolicie na powierzchni Księżyca i skupiony na obszarach okołobiegunowych. Ważnym zadaniem astronautów, którzy będą eksplorowali Srebrny Glob w ramach misji Artemis będzie właśnie badanie potencjalnego dostępu do wody. Będą oni pobierać próbki z różnych głębokości pod powierzchnią Księżyca, aby zobaczyć, jak zmienia się ilość wody wraz z głębokością, ile tej wody dokładnie jest, w jakiej jest formie, jak najlepiej ją odzyskać.

"Lód wodny jest ważnym elementem na drodze do budowy przyszłych baz księżycowych" - podkreśla dr Zalewska, z niej można bowiem otrzymywać wodór i tlen czyli paliwo rakietowe.

"Gdy nauczymy się wydobywać minerały z Księżyca, nauczymy się na nim przebywać i funkcjonować, to potem łatwiej będzie polecieć na Marsa. On z kolei ma jeszcze większy potencjał, jeśli chodzi o zasoby naturalne. Jest większy, ma bardziej urozmaiconą geologię, jednak - w przeciwieństwie do Księżyca - nie mamy jeszcze stamtąd próbek, głębszych wierceń. Najwięcej można powiedzieć na podstawie ukształtowania terenu. Kwestia więc dobrej detekcji, narzędzi, które odkryją nam co tam mamy" - podsumowuje dr Zalewska.