Розвиток видобутку гелію-3 на Місяці з Interlune та Vermeer

Амбітний план компанії Interlune щодо видобутку гелію-3 з місячного реголіту — рідкісного ізотопу, що має високу цінність у кріогенній промисловості та потенціал для майбутнього термоядерного синтезу — зробив суттєвий крок уперед завдяки партнерству з промисловим гігантом Vermeer. У цій статті ми детально розглянемо технічні аспекти, політичні чинники та ринкові динаміки, які наближають цю амбітну місячну ініціативу до реальності.

1. Перспективи гелію-3 та ринкові чинники

Гелій-3 (³He) — стабільний ізотоп, що складається з двох протонів і одного нейтрона. Він утворюється на Сонці та доставляється на безповітряні об’єкти сонячним вітром, але на Землі його надзвичайно мало через захисний ефект нашої магнітосфери. Місячний реголіт, однак, затримує ³He в нанопорах, що дає приблизно 1–50 частин на мільярд за масою.

• Кріогенні застосування: Холодильники на основі ³He можуть досягати температури до 0.2 K, що є критично важливим для надпровідних кубітів і розведення холодильників у квантових обчисленнях.
• Паливо для майбутнього термоядерного синтезу: Хоча чисті реакції термоядерного синтезу ³He є анеутронними і продукують мінімальні радіоактивні відходи, для їх реалізації потрібні температури плазми, що перевищують 1 мільярд °C, і це залишається довгостроковою метою.
• Обмеження постачання: Земний ³He отримують як побічний продукт розпаду тритію в ядерних арсеналах або видобувають з природного газу за ціною менше $10 за тисячу літрів.

«Наше найближче завдання — це кріогеніка, де попит з боку компаній у сфері квантової інфраструктури є терміновим і масштабованим», — зазначив Роб Мейерсон, генеральний директор Interlune.

2. Прототип екскаватора: Дизайн та результати тестування

У квітні 2025 року Interlune та Vermeer представили середньомасштабний екскаватор, здатний обробляти 100 метричних тонн місячного симулянту на годину за земних умов. Основні характеристики включають:

1. Маса та потужність: одиниця масою 1,200 кг, що споживає 50 кВт з модульного енергоблоку, що відтворює фотогальванічну потужність на Місяці (~300 Вт/м² в екваторіальний полудень).
2. Механізм копання: два контробертових барабани з вольфрамовими наконечниками, спроектовані для руйнування базальтового реголіту з міцністю на стиснення 50 МПа.
3. Конвеєр та сепарація: двоступенева пневматична класифікація, що відокремлює частинки менше 100 мкм, оптимізовані для адсорбції ³He, з подальшим електростатичним видаленням залишкового пилу.

Дані тестування показали енергетичну витрату близько 0.5 МДж на кг сировини, що відповідає проектним показникам. Член правління Vermeer і колишній інженер JPL Джейсон Андрінга надасть свій досвід у системному інжинірингу для прискорення розробки наступного прототипу.

3. Технічна дорожня карта та архітектура

Поетапний план розвитку Interlune ґрунтується на вдосконаленні можливостей запуску та посадки:

• Місія з розвідки 2027 року: Понад 100 кг корисного вантажу на посадковому апараті NASA Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Завдання включають вимірювання концентрації ³He на місці за допомогою лазерної спектроскопії.
• Пілотний завод 2029 року: Мобільний пілотний проект масою 2 тонни для валідації процесів видобутку, терморегуляції, обробки дрібних частинок у місячному вакуумі (<10⁻⁸ торр) та автономної навігації.
• Операції на сонячній енергії 2032 року: Розгортання п’яти 8-тонних збирачів та сонячної установки потужністю 20 кВт на Starship або двох посадкових апаратах New Glenn Mk 2 для виробництва близько 100 кг ³He на рік.

Ключові виклики інтеграції систем:

• Теплове управління: Розмір радіаторів для відведення 20 кВт надлишкового тепла в екстремальних місячних циклах дня/ночи.
• Зменшення пилу: Гібридне електростатичне та вібраційне очищення оптичних датчиків, з’єднань та радіаторів для запобігання абразії.
• Телеоперації проти автономії: Висока затримка зв’язку (>2.5 с в один бік) вимагає наявності штучного інтелекту для виявлення небезпек та планування маршрутів.

4. Регуляторна та політична ситуація

Останні зміни в космічній політиці США сприяють приватному видобутку ресурсів на Місяці:

• Угоди Артеміди: Уточнені норми видобутку ресурсів відповідно до міжнародного законодавства, що забезпечує правову визначеність для патентів на видобуток ³He.
• Угода про закупівлю від DOE: Обов’язковий контракт на купівлю 3 літрів ³He з місячних джерел до квітня 2029 року, що свідчить про підтримку з боку федерального уряду.
• Зміни в керівництві NASA: Потенційне призначення прихильників видобутку на Місяці обіцяє збільшення фінансування CLPS та спрощення ліцензування.

«Надійна регуляторна база є важливою для залучення сотень мільйонів капіталу, які нам необхідні», — зазначила доктор Лідія Вернон, економіст у галузі космічних досліджень в Університеті Колорадо.

5. Економічна доцільність та ринковий аналіз

Компанія Maybell Quantum зобов’язалася придбати тисячі літрів гелію-3 у період з 2029 по 2035 роки, що дозволяє Interlune фінансувати пілотні операції. Попередній аналіз витрат свідчить про таке:

• Середня вартість ³He: Оцінюється в $7,500 за літр, доставлений до низької навколоземної орбіти, без урахування витрат на повторний вхід в атмосферу та очищення.
• Капітальні витрати: $200 млн для пілотного заводу, з подальшим зростанням до $1 млрд для повного розгортання п’яти одиниць та можливості повернення.
• Повернення інвестицій: Виходячи з прогнозів зростання ринку квантових технологій (CAGR ~30%), беззбитковість очікується до 2038–2040 років.

Проте, волатильність цін на наземних ринках гелію та потенційна конкуренція з переробкою кріокулерів на орбіті можуть вплинути на довгострокові повернення.

6. Порівняльний та глобальний ландшафт

Програма ровера Chang’e в Китаї провела радіолокаційні дослідження для виявлення збагачення ³He, тоді як місія Європейського космічного агентства з картографування місячних ресурсів (LRM) запланована на запуск у 2026 році для глобальної картографії летючих депозитів. Орієнтація Interlune на чисто комерційний видобуток відрізняє її від державних зусиль у сфері розвідки, позиціонуючи компанію як потенційний ключовий елемент у формуванні нової місячної економіки.

Поки Interlune готується до наступного раунду фінансування, мета якого — $50 мільйонів, її реальні досягнення від концепції на папері до демонстрації екскаватора в полі підвищують статус місячного видобутку з наукової фантастики до інженерної реальності.