Городов на Луне не будет: учёные говорят, что воды не хватит

Даже небольшой город высохнет примерно через десять лет. Обнаружение воды в полярных кратерах Луны породило предположения о том, можно ли строить там города, промышленные районы, места, где люди работают и живут. Но достаточно ли воды, и сможем ли мы использовать её достаточно эффективно? В своей новой статье в журнале «Фронтирс ин Спейс Текнолоджиз» доктор Мартин Элвис и доктор Джонатан Макдауэлл посчитали. Даже при самых щедрых оценках доступной воды и эффективности её переработки город на миллион человек просуществует всего сто лет, прежде чем вся вода закончится.

Обнаружение воды в тёмных кратерах на полюсах Луны вызвало «лунную гонку» за создание там баз, а затем деревень, городов и тяжёлой промышленности. Насколько устойчива эта гонка?

Вскоре после формирования Луны астероиды бомбардировали её, создав изрытый кратерами рельеф. Вблизи полюсов Луны есть десятки кратерных днищ, не видевших прямого солнечного света около четырёх миллиардов лет. Многие из этих криогенно холодных «ям вечной тьмы» имеют температуру ниже ста десяти градусов по Кельвину (минус двести шестьдесят два градуса по Фаренгейту), образуя «холодные ловушки», в которых водяной лёд не сублимируется более чем на миллиметр за миллиард лет даже в вакууме на поверхности Луны. И есть воде что замерзать: некоторые из тех астероидов принесли её с собой. С 2013 года мы знаем, что эта вода всё ещё там — возможно, до миллиарда тонн, — благодаря последовательным миссиям на орбите Луны, которые с возрастающей детализацией картировали вероятные места.

Наличие воды на полюсах Луны меняет всё в человеческих посещениях Луны. Внезапно становится практичным представлять «лунную деревню», где люди могли бы выжить, не импортируя каждую мелочь с Земли. Они могли бы выращивать свою еду, принимать душ и пользоваться нормальными туалетами, в отличие от астронавтов на Международной космической станции. Эта возможность породила амбиции таких людей, как Джефф Безос, перенести тяжёлую промышленность на Луну, и цели Илона Маска создать там «саморастущие города». Это заманчивые видения, но достижимы ли они?

Хорошие новости

Мы поняли, что можем сделать первую оценку осуществимости, просто посмотрев, сколько энергии и воды потребляло бы большое население на Луне и как долго город на сто тысяч или миллион человек мог бы там протянуть. Насколько устойчив город на Луне?

Хорошая новость в том, что энергия, даже без ядерных реакторов, не проблема. Это потому, что края кратеров, содержащих ямы вечной тьмы, находятся почти в постоянном солнечном свете. Именно поэтому их иногда, слегка неточно, называют «пиками вечного света». На этих ярко освещённых краях можно было бы генерировать три гигаватта электроэнергии с помощью километровых башен, покрытых фотоэлектрическими панелями. Солнечные панели, вероятно, можно было бы производить на Луне. Кремния там certainly — безусловно — предостаточно. Это могло бы даже сделать возможными центры обработки данных для искусственного интеллекта на Луне, разместив их рядом с этими солнечными пиками. Это стало бы началом настоящей лунной экономики.

Плохие новости

Плохая новость в том, что даже при щедром допущении в один миллиард тонн воды для начала, без переработки ответ на наш вопрос об устойчивости таков: город просуществует всего несколько лет. Даже в лучшем сценарии, при девяноста восьмипроцентной эффективности переработки воды — той же, что достигнута на Международной космической станции, — город на миллион человек исчерпает воду чуть более чем за столетие. Это проблема для устойчивого лунного поселения. А сегодняшние лучшие оценки количества воды на Луне примерно в тридцать раз меньше миллиарда тонн, сокращая время до истощения воды в той же пропорции. Это означает, что даже небольшой город высохнет примерно через десять лет. Лунная деревня на тысячу человек или даже посёлок на десять тысяч человек были бы устойчивы в течение нескольких столетий или более.

Есть потенциальные решения. Мы могли бы повысить эффективность переработки воды в пять раз или более; снизить потребление воды с помощью новых методов, таких как вертикальное земледелие; импортировать воду, вероятно, с доступных астероидов; или, попросту, найти больше воды. Из всего этого, возможно, последняя надежда наиболее перспективна. Современные методы исследования воды не проникают ниже поверхности более чем на несколько метров, в то время как похожие на щебень породы поверхностного реголита обычно простираются на десятки метров вниз и могут содержать воду в холодных ловушках. Если амбициозные планы космических миллиардеров должны быть реализованы, то поиск большего количества воды станет первым шагом.