Коммерческие перспективы Луны
В этой записи пойдет речь о возможных перспективах извлечения коммерческой выгоды из Луны. Но, прежде чем начать обсуждение, я хочу договориться на берегу о том, что действительно большой необходимости в этом мероприятии сейчас не видно. Точно так же как когда-то не было видно никаких причин плыть Колумбу на запад в поисках Вест-Индии, точно так же как полвека назад не было никаких причин запускать на орбиту Земли спутник и человека. Это уже потом люди узнали, что в "Вест-Индии" гигантские запасы золота, непаханных земель, скота рыбы и прочего. Значительно позже создатели космической техники обнаружили, что спутники Земли можно приспособить для связи, мониторинга и военных нужд. Так же и мы сейчас можем лишь догадываться о реальных перспективах лунной коммерции. Но мы должны найти более-менее правдоподобные объяснения почему королева Изабелла должна профинансировать экспедицию Колумба или почему Политбюро должно профинансировать космические игрушки Королева необходимо начать освоение Луны.
Итак, начнем наши обсуждения.
Для начала поймем что же такого есть на Луне, чего очень трудно достичь на Земле, но при этом оно очень нам полезно.
Во-первых, это вакуум. Вакуум - это то, что с большим трудом достигается на Земле и имеет там низкое качество, но при этом он очень важен для высокоточной техники. Также вакуум важен тем, что в нем отсутствует аэродинамическое сопротивление.
Во-вторвых, это наличие источника сырья. Причем источник этот заметно отличается от земного. На Луне существуют не существующие на Земле минералы. В Аватаре весь сыр-бор развивается из-за дорогущего минерала абонтаниума. Далее мы посмотрим что за "абонтаниум" закопан в луне.
В-третьих, низкая гравитация. Это означает, что на Луне можно строить гораздо более гигантские конструкции чем на Земле. Кроме того, это означает, что вывод грузов на орбиту Луны гораздо более энергетически выгоден, чем с поверхности Земли на орбиту Земли.
В-четвертых, положение Луны. Положение нашего естественного спутника таково, что с него энергетически более выгоден старт как в дальний космос, так и на орбиту Земли. Действительно, для запуска спутника с Земли требуется от примерно 12.5 до 13.5 км/с характеристической скорости. Для Луны этот параметр при запуске на ту же самую орбиту составляет где-то 5-6 км/с.
Сейчас мы можем перейти к вопросу использования этих особенностей в коммерческих целях. Нужно сразу оговориться, что при рассмотрении коммерческих перспектив я предполагаю наличие, либо наличие планов по созданию инфраструктуры, которая активно обсуждалась ранее в моем блоге и в сообществе ru_cosmos.
Обслуживание научных проектов
Луна предоставляет великолепные условия для создания гигантских обсерваторий, способных заглянуть в самые дальние уголки Вселенной и получить изображения удаленных объектов со сверхвысоким разрешением. В частности, телескоп, построенный на Луне, может быть способен разглядеть планеты ближайших звезд, в том числе земного типа.
Естественно, что рынка подобных услуг не существует и все зависит от способности договориться с потенциальными партнерами. Тем не менее, это принципиально возможно, ведь смогли же договориться о создании МКС и ITER. Коммерческими такие проекты можно назвать с большой натяжкой, имея в виду только компенсацию за пользование инфраструктурой и коммерческие заводы по производству элементов конструкций на Луне.
Развертывание подобного проекта конечно же не гарантирует коммерческого успеха на десятки лет вперед, но он мог бы стать великолепным стартом, обеспечившим контрактами коммерческих подрядчиков.
"Абонтаниум"
Геология Земли изучалась десятки и даже сотни лет, поэтому мы знаем где можно найти залежи тех или иных элементов. Луна пока изучена крайне скудно и кроме образцов грунта с нескольких миссий и дистанционного зондирования у нас ничего нет. Т.е. не исключено, что на Луне просто россыпи богатств, но достоверных сведений об этом пока не так много. Но доставленные образцы - это уже серьезный повод для размышлений.
Конечно, можно еще десятилетия заниматься изучением геологии (не люблю слово "селенология") Луны, но гораздо перспективнее выглядит начать хоть с чего-то.
Если сравнить доставленные образцы со списком самых дорогих металлов, то окажется, что большинство этих элементов находятся следовом количестве. Большинство... кроме скандия. Скандий находится на Земле в рассеянном виде, его запасы оцениваются от 2400 тонн до 1.8 млн. тонн. Его содержание в руде составляет порядка 100 г/тонну. По причине таких малых запасов, его потребление также мало, а стоит он 15 тыс. долларов за килограмм. При этом потенциальный рынок его потребления огромен. Добавка всего 0.1-0.3% скандия в алюминий значительно упрочняет сплав и упрощает сварку. Подробно о рынке скандия можно почитать здесь.
Так вот, все морские образцы дают содержание скандия в реголите от 40 до 65 г/тонну, т.е. каждый килограмм морского лунного реголита содержит скандия на сумму до одного доллара. Это конечно похуже, чем в лучших месторождениях Земли, но объемы "лучших месторождений" и лунных морей несопоставимы. Цена конечно неоднозначная, но потенциал окупаемости при доставке на Землю у скандия определенно есть при наличии упомянутой инфраструктуры.
По мере освоения Луны и исследования ее ресурсов, есть большая вероятность обнаружения залежей с высоким содержанием сверхдорогих элементов: золота, иридия, рения, палладия и даже платины. Их стоимости порядка 20-50 тыс. долларов за килограмм.
Обслуживание околоземной орбиты
Как я уже отмечал, доставка грузов с Луны на околоземную орбиту оказывается энергетически более выгодной, чем доставка того же груза на ту же орбиту с Земли. Соответственно, возникает большой соблазн использовать Луну в качестве источника некоторых компонентов для снабжения околоземной спутниковой группировки. На первом этапе можно начать снабжать рабочим телом ядерный межорбитальный буксир, который сейчас разрабатывается в России. О запасах ксенона на Луне, правда, мне ничего не известно, но аргон там присутствует в значительных количествах и извлекать его довольно просто. Раз уже идет снабжение буксиров рабочим телом, также заправлять можно и спутники. Например, выводить их можно на орбиту с почти пустыми баками и дозаправлять при стыковке с буксиром для вывода на целевую высокую орбиту.
По мере промышленного развития Луны, на ней можно изготавливать наиболее тяжелые элементы конструкций космических аппаратов. Например, элементов крупных антенн для спутников связи с фазированной антенной решеткой. Такие спутники, запущенные на низкую орбиту, смогут обеспечить всю Землю связью, гораздо более дешевой чем современная сотовая система. Этакая система глобальной связи. При этом крупные антенны позволят обходиться без больших антенн на мобильных устройствах, чем страдают современные спутниковые телефоны, а также разделять каналы не только по времени, но и по пространству, что используется в сотовой связи, но не используется в спутниковых системах.
Еще одним примером массивных сооружений на орбите может являться орбитальная солнечная электростанция. Все современные проекты электростанций на орбите сегодня заведомо провальны из-за необходимости выводить на орбиту огромные и тяжелые конструкции из солнечных батарей и/или отражателей. Доставка этих сооружений с Луны обойдется гораздо дешевле и можно будет уже говорить о реализуемости и окупаемости подобного проекта.
Также лунная промышленность сможет обеспечивать водой и воздухом околоземную/околоземные космические станции и даже участвовать в их постройке.
Есть предпосылки того, что изготовление спутников постепенно может переместиться на Луну. Ведь на Луне есть высокий вакуум, необходимый электронной промышленности, полно кремния, необходимого для солнечных батарей и электронных компонентов, есть металлы для элементов конструкций. Нет только пластиков. Частично их можно заменить на лунную керамику, а частично импортировать с Земли.
Обслуживание дальних полетов
Сейчас планируются полеты на астероид, а в перспективе на Марс. Можно предполагать, что после осуществления этих миссий, возникнут планы полетов к Юпитеру и может еще дальше. Станут ли эти полеты регулярными или останутся разовым флаговтыком - это вопрос в том числе и наличия базы на Луне. Если каждый раз выводить на орбиту по 100-500 тонн для каждого путешествия, то очевидно, что оно окажется чрезвычайно дорогостоящим и о регулярности в таком случае не может идти и речи. Для удешевления полетов гораздо перспективнее большую часть конструкций изготавливать на Луне, а с Земли доставлять только путешественников и минимум оборудования. Т.е. Луна вполне может стать форпостом для исследования Солнечной системы.
В заключение отмечу, действительно, коммерческое освоение Луны сейчас выглядит фантастическим как фантастическим когда-то выглядел спутник, запущенный из разрушенной войной страны, а до этого фантастическим выглядел автомобиль, паровоз и много чего еще. Тем не менее, я попытался показать в этой записи, что потенциал монетизации деятельности на Луне существует даже с нынешней точки зрения. И я уверен, что через 30 лет после начала освоения Луны, люди просто не смогут понять как это можно было жить без Луны.