В 2024 году NASA снова отправит людей на Луну. Но на этот раз высадка окажется более сложной, ведь она произойдет не на экваторе спутника, а в районе его южного полюса.
Причина такого решения проста - ученые полагают, что в сыпучем лунном грунте полярных кратеров может находиться много водяного льда. Гипотеза о существовании льда на лунных полюсах была сделана еще в 1960-х годах, но лишь теперь у человечества появилась возможность ее проверить.
Почему именно южный полюс?
Потому что это - самое темное место на Луне.
Практически вся поверхность Луны периодически освещается звездой. А поскольку у Луны нет атмосферы, температура в дневное время может достигать отметки в 120 градусов Цельсия. Ночью она снижается до -232 градусов Цельсия, но дневной жары достаточно, чтобы лёд испарился с поверхности спутника.
Но вот в глубокие полярные кратеры лучи Солнца не попадают никогда. Если бы вы могли встать на южном полюсе Луны, то увидели бы, что диск Солнца едва возвышается над горизонтом. А значит, любое углубление ландшафта здесь превращается в царство вечной тьмы и вечного холода.
Предполагаемые места залегания водяного льда
Если здесь и существуют отложения льда, то их возраст измеряется миллиардами лет, и они старше всей жизни на Земле.
Почему лед не нашли раньше?
Потому что из соображений безопасности никто еще не летал на лунный полюс.
Вот так выглядит карта всех лунных высадок, совершавшихся американцами 50 лет назад:
Вы можете заметить, что практически все зоны посадки расположены вдоль лунного экватора. Такой выбор был сделан неслучайно. Все зоны предыдущих высадок - абсолютно ровные участки радиусом от 5 до 8 километров. На них нет опасных кратеров, гор, возвышенностей или крутых склонов. Кроме того, полет к экваториальной зоне требует меньшего количества топлива, а сама зона посадки хорошо освещена в дневное время. В общем, с точки зрения безопасности миссии, это - оптимальные варианты. Увы, именно в этих лунных широтах водяного льда нет и быть не может.
Почему водяной лёд так важен?
Потому что он - наш билет к звездам.
Лёд - это вода. А вода - не самый дорогой, но, безусловно, самый ценный ресурс, который только можно найти в Солнечной системе. В поясе астероидов вы можете найти скалы, сплошь состоящие из золота и платины, но без доступной воды вы ни за что до них не доберетесь.
Воду можно не только пить. С ее помощью можно создавать гидропонные фермы для выращивания растений. Разделив молекулу воды на атомы, вы получите кислород, необходимый для дыхания. А перекомбинировав атомы кислорода и водорода, вы получите ракетное топливо.
Наконец, вода - очень надежный щит от космической радиации. Поверхность луны абсолютно открыта для ионизированных частиц солнечного ветра и для космической радиации. Но метровый слой обычного водяного льда может дать вам такую же надежную защиту, как вся атмосфера и магнитное поле Земли. Таким образом, защитив лёд от прямого воздействия солнца, вы сможете построить из него надежную базу.
В общем, доступность воды позволит человечеству надолго закрепиться на Луне и создать там первое стабильное поселение за пределами Земли. В будущем это позволит сделать Луну опорным пунктом на пути к дальнейшей колонизации космоса.
Почему бы не привезти воду с Земли?
Потому что вода тяжелая и быстро расходуется.
Вот небольшой пример. Нормы водопотребления в Украине устанавливают для городского жителя норму в 230 литров. В других странах они могут быть выше. Например, в Канаде норма - 300 литров, так что для удобства будем считать средней нормой 250 литров. Литр воды весит 1 килограмм. За доставку килограммового груза в космос компания SpaceX берет $2,5 тыс. Таким образом, доставка на Луну воды, которую в сутки потребляет среднестатистический землянин, обошлась бы примерно в $625 тыс. Кубометр (тонна) воды, необходимый для создания 1 квадратного метра защиты от радиации, при таких расценках стоил бы $2,5 млн.
В общем, создание и снабжение лунной базы земной водой стало бы неподъемной ношей даже для богатого государства. Добывать воду нужно на месте.
Почему никто не пытался исследовать лунные полюса?
Пытались, и неоднократно. Но не слишком активно.
В 1998 году автоматическая станция Lunar Prospector при помощи нейтронного спектрометра просканировала лунные полюса. Тогда ученые пришли к выводу, что в реголите (лунном грунте) на полюсах, действительно, находится водяной лёд. Он смешан с грунтом и составляет 1% от общей массы реголита. По разным оценкам, это дает от 300 млн до 3 млрд. тонн чистого водяного льда.
В 2009 году ученые сбросили в один из кратеров южного полюса разгонный блок космического аппарата LCROSS. При падении блок выбил из кратера облако из газа и пыли, которое было просканировано несколькими телескопами и крупными обсерваториями. Эксперимент установил, что доля водяного льда в грунте составляет от 2,7 до 8,5%.
LCROSS "бомбит" Луну разгонным блоком (концепт художников NASA)
Еще больше данных пришло со станции Lunar Reconnaissance Orbiter, которая уже десять лет вращается вокруг Луны. В 2012 году станция просканировала Кратер Шеклтона - самый южный кратер Луны, через который проходит ось вращения спутника. Радар обнаружил, что в стенках кратера содержится 5-10% водяного льда. Проще говоря, предыдущие оценки количества воды можно умножать в пять или даже десять раз.
В общем, на данный момент ученые уверены, что лунные полюса могут содержать большие объемы льда. Но самый надежный способ окончательно это подтвердить - послать туда робота или космонавта и копать.
