Есть ли вода под поверхностью Луны? Ученые планируют найти скрытые запасы льда с помощью нового инструмента
Луна… Серая, пыльная, безжизненная пустыня? Ну, не совсем. Уже давно ученые подозревают, а кое-где и находят подтверждения, что в вечно холодных, темных уголках лунных полюсов могут прятаться настоящие сокровища — запасы водяного льда. Находка эта, прямо скажем, могла бы круто изменить наши планы по освоению космоса. Представьте себе: вода для питья, кислород для дыхания, даже ракетное топливо — и все это не нужно тащить с Земли!
Но есть загвоздка. Как найти этот лед, если он, скорее всего, спрятан под слоем лунной пыли и камней — реголита? Традиционные радары, которые мы посылаем на орбиту, видят не очень-то глубоко, буквально на пару метров. А что, если лед лежит глубже? Копать всю Луну — затея так себе.
И вот тут на сцену выходит по-настоящему хитрая идея. А что, если не светить радаром, а… слушать? Слушать эхо далекого космоса. Звучит интригующе, правда?
Космический «стетоскоп» для нашего спутника
Знакомьтесь, CoRaLS (Cosmic Ray Lunar Sounder — Лунный эхолот на космических лучах). Это не просто очередной прибор, это, скорее, пара очень чувствительных «ушей», которые должны уловить особый сигнал из лунных глубин.
В чем же отличие от радаров? Радар — штука активная. Он сам посылает радиоволну и ждет, что отразится от поверхности или неглубоких слоев. Мощности на большую глубину обычно не хватает. CoRaLS же работает иначе. Он пассивный. Он ловит сигналы, которые возникают естественным путем, без нашего участия. И эти сигналы могут приходить с куда большей глубины!
Слышите? Это космический луч стучится!
Главный секрет CoRaLS — использование частиц, которые и так постоянно бомбардируют Луну (да и Землю тоже, просто нас атмосфера и магнитное поле защищают). Речь о космических лучах сверхвысоких энергий. Это такие разогнавшиеся почти до скорости света частицы из глубин Вселенной.
Когда такая частица врезается в лунный грунт — реголит — происходит нечто интересное. Она взаимодействует с веществом и порождает короткую, но мощную вспышку радиоволн. Этот эффект предсказал еще в 60-х советский физик Гурген Аскарьян, потому его так и называют — эффект Аскарьяна.
Фишка в том, что характер этой радиовспышки зависит от того, через что прошла частица. Через сухой реголит — один сигнал, а если на пути встретился слой льда — совсем другой! CoRaLS как раз и настроен на то, чтобы улавливать эти радиоимпульсы и по их «почерку» понимать, есть ли под поверхностью лед и как глубоко он залегает. И что самое классное — космические лучи проникают довольно глубоко, прежде чем создать такой импульс. По оценкам, CoRaLS сможет «услышать» лед на глубине 5, 10, а может, и больше метров! Туда обычный радар и не заглянет.
А много ли льда найдем?
Конечно, пока CoRaLS существует в виде расчетов и прототипов, говорить о реальных находках рано. Но ученые уже прогнали кучу компьютерных симуляций. Что они показывают? Если предположить, что в постоянно затененных регионах (тех самых холодных ловушках на полюсах) есть хотя бы метровый слой льда, то за два года работы на орбите CoRaLS мог бы зафиксировать больше сотни таких мест! Неплохо, да?
Правда, есть и неизвестные. Мы пока понятия не имеем, насколько толстые эти ледяные слои на самом деле. И как глубоко они спрятаны. Может, лед там совсем тоненький или встречается реже, чем мы думаем. В таких случаях и обнаружений будет меньше.
Но знаете, что важно? Даже если CoRaLS найдет мало льда или вообще его не обнаружит там, где мы ожидали, — это тоже ценнейшая информация! Это поможет понять, где и как лед действительно распределен на Луне. Любой результат двигает науку вперед.
От чертежей к звездам: CoRaLS взрослеет
Создать прибор для космоса — дело небыстрое. В НАСА есть целая система оценки «зрелости» технологий — Уровни готовности технологий (TRL). Это как ступеньки: от идеи на бумажке (TRL 1) до полностью готового и испытанного аппарата, летящего в космос (TRL 9).
Так вот, CoRaLS сейчас активно карабкается по этой лестнице. Планируется, что к 2025 году его ключевые части достигнут уровней 3-5. Это значит, что концепция доказана, отдельные компоненты работают в лаборатории и даже в условиях, приближенных к космическим. А к 2026 году вся система должна дойти до TRL 6 — это уже демонстрация рабочего прототипа. По сути, это означает, что инструмент будет почти готов к тому, чтобы побороться за место на одном из будущих лунных орбитальных аппаратов. Путь неблизкий, но команда настроена серьезно!
Зачем вообще нужен этот лед? Вода для лунных городов?
Почему такой ажиотаж вокруг лунного льда? Хороший вопрос! Все просто: вода — это ключ. Ключ к долговременному присутствию человека на Луне.
Во-первых, H₂O — это, собственно, вода для питья и бытовых нужд астронавтов. Во-вторых, из воды электролизом можно получать кислород для дыхания. И в-третьих, что, возможно, самое важное для будущего освоения космоса, — из воды (водород + кислород) можно делать ракетное топливо!
Представляете? Заправлять корабли прямо на Луне для полетов к Марсу или дальше! Это называется ISRU — использование местных ресурсов. Вместо того чтобы везти тонны воды с Земли (что безумно дорого), мы могли бы добывать ее на месте. Программа «Артемида», которая целится на возвращение людей на Луну и создание там базы, делает на это большую ставку.
И вот тут CoRaLS может сыграть ключевую роль. Он не будет бурить скважины, но он сможет составить карту — показать самые перспективные районы, где под поверхностью скрываются крупные запасы льда. Это как указать геологам, где копать.
Что дальше?
CoRaLS — это яркий пример того, как наука ищет нестандартные пути для решения сложных задач. Использовать космические лучи, которые всегда считались скорее помехой и опасностью, для поиска ресурсов — это элегантно!
Конечно, впереди еще много работы: испытания, доводка, получение «билета» в космос. Но сама идея уже захватывает дух. Сможем ли мы «услышать» ледяные реки под лунной пылью? Покажет время. Но одно ясно точно: поиск продолжается, и каждое такое исследование приближает нас к тому дню, когда Луна станет для человечества не просто далеким светилом, а настоящим вторым домом. И это, честно говоря, чертовски увлекательно!