Jak wydobywać minerały na Księżycu - Polacy wynaleźli specjalny przyrząd

Wydobywanie minerałów na Księżycu to obszar, w którym Polska może się wybić na pozycję lidera w wyścigu o eksplorację Księżyca – uważa dr Jakub Ciążela z Instytutu Nauk Geologicznych PAN. Jego zespół stworzył przyrząd, który wskaże, gdzie dokładnie na Księżycu znajdują się surowce metaliczne i energetyczne.

.Minerały na Księżycu, takie jak ilmenit (tlenek żelaza i tytanu) czy troilit (niemagnetyczny siarczek żelaza) wychwytujący hel-3 będą kluczowymi surowcami do budowy planowanych tam baz naukowych i kosmicznych. Swoją koncepcję ich wydobycia już ma Polska Agencja Kosmiczna pracująca nad powstaniem polskiej misji księżycowej.

Przez blisko rok Agencja prowadziła konsultacje na ten temat wśród ponad 20 podmiotów zaś zwycięzcą okazał się projekt MIRORES, stworzony przez interdyscyplinarny zespół dr Jakuba Ciążeli z Instytutu Nauk Geologicznych PAN. Skupia się on właśnie na szukaniu i wydobyciu minerałów na Księżycu.

Naukowcy przygotują instrument, który rejestruje promieniowanie dalekiej podczerwieni. Wejdzie on w skład satelity, który ma krążyć po orbicie Księżyca, oddalonej od jego powierzchni o ok. 200 km. w pierwszej fazie misji – i ok. 50 km w drugiej fazie. Satelita będzie też wyposażony w komputer pokładowy, anteny, systemy nawigacji i panele słoneczne. Być może znajdzie się tam też spektrometr rentgenowski oraz kamera optyczna. Całość ma kosztować ok. 100 mln zł.

„W pierwszej kolejności koncentrujemy się na uruchomieniu misji orbitera. Prowadzimy rozmowy w tej sprawie z Ministerstwem Rozwoju i Technologii(MRiT). Istotnym kryterium w dyskusjach była wykonalność misji” – wyjaśnia dr Oskar Karczewski, dyrektor Departamentu Badań i Innowacji w POLSA, który odpowiadał za projekt konsultacji sektorowych dot. misji księżycowej.

„Jeśli chcemy budować bazy na Księżycu, potrzebujemy złóż. Zaproponowaliśmy budowę instrumentu, który będzie działał na bazie dalekiej podczerwieni i pozwoli wykryć złoża minerałów” – mówi geolog planetarny, dr Jakub Ciążela kierujący zespołem, który stworzył projekt MORORES.

Wymyślone przez jego zespół urządzenie wykorzysta podczerwień emitowaną przez Słońce. „Wiemy, że niektóre minerały złożowe pochłaniają znaczną cześć tego promieniowania. Rejestrując emisję promieni podczerwonych będziemy w stanie oszacować wielkość złoża i jego jakość. Dowiemy się, czy konkretnego minerału jest w danym złożu 10, 20 – czy 50 proc.” – powiedział dr Ciążela.

Nad budową instrumentu jego zespół pracuje od 2018 r. Pierwotnie miał on służyć eksploracji Marsa, ale jest uniwersalny.

Do czego są potrzebne minerały na Księżycu?

.Geologia Księżyca, Marsa i Ziemi jest bardzo podobna pod względem zestawu minerałów i skał. Różnią się jedynie ich proporcje i warunki, w jakich da się je wydobywać. Skoncentrujemy się na poszukiwaniu w szczególności ilmenitu, który jest tlenkiem żelaza i tytanu, oraz troilitu, który jest siarczkiem żelaza – tłumaczy dr Ciążela.

Zastrzega, że surowce nie będą sprowadzane na Ziemię. Wyjątkiem może być izotop helu – hel-3, wyjątkowo drogi i cenny z energetycznego punktu widzenia. Będą wykorzystywane we wszystkich aspektach związanych z budową baz księżycowych.

„Żeby zbudować bazy na Księżycu, potrzeba surowców konstrukcyjnych. Beton jest trudno wytworzyć na Księżycu, bo nie ma tam wystarczająco dużo wody. Ta, którą znajdziemy, będzie wykorzystywana tylko do picia. Ale będziemy w stanie stworzyć siarkobeton – materiał budowlany przebadany na Ziemi, wytrzymały w warunkach próżni i częściowo odporny na zmiany temperatur, z którymi mamy do czynienia na Księżycu. Żelazo i tytan będą potrzebne do tworzenia konstrukcji metalicznych – podobnie jak na Ziemi. Natomiast złoto, srebro i miedź to znakomite przewodniki” – wymienia Ciążela.

Zdaniem geologa pierwsza społeczność, która zamieszka na Księżycu, będzie funkcjonowała w oparciu o nowoczesne technologie, zaś złoto, srebro i miedź będą potrzebne do tworzenia przewodników.

„Nasz instrument może też wykrywać tlen, który może służyć jako paliwo rakietowe. Z Księżyca łatwiej jest wystartować rakietą, bo jest mniejsza grawitacja i będzie można używać tlenu, żeby przeprowadzać loty. Nie tylko loty powrotne na Ziemie, ale także w odleglejsze części Układu Słonecznego” – mówi Ciążela.

Jedynym surowcem, który będzie się opłacało sprowadzać na Ziemię, jest – zdaniem naukowca – izotop helu, hel-3. Jego pozyskiwanie na Ziemi jest bardzo drogie, a na Księżycu jest go dużo. Pomógłby on rozwiązać problemy z deficytem energii. W Francji już kończy się budowa eksperymentalnej elektrowni termojądrowej ITER, w której będzie wykorzystywany hel-3.

„Na Księżycu jest bardzo dużo helu-3, bo nie ma tam magnetosfery i gaz z łatwością dociera do powierzchni. Wychwytuje go minerał – ilmenit. Wykrywając ilmenit – automatycznie możemy zakładać, że jest tam również podwyższona zawartość helu-3. Jeżeli uda się opracować technologię ekstrakcji helu oraz rozdzielenia helu-3 od helu-4, to będzie się opłacało sprowadzać go na Ziemię. Tu z kolei może posłużyć do fuzji termojądrowych, dzięki czemu będziemy w stanie wytwarzać duże ilości energii” – przekonuje Ciążela.

Wydobycie księżycowych minerałów nie takie trudne

.Badacz wyjaśnił, że poszukiwanie minerałów z orbity Księżyca jest łatwiejsze, niż poszukiwanie minerałów z orbity Ziemi, bo nie występuje tam para wodna.

„Tam właściwie nie ma atmosfery. Para wodna zakłóca działanie dalekiej podczerwieni, dlatego ta technologia nie była rozwijana, bo nie miała zastosowania. Dopiero przemysł kosmiczny stworzył taką możliwość, bo zaczęło mieć to sens” – powiedział Ciążela.

Naukowiec ocenia, że Polska ma szansę na stworzenie pionierskiego projektu, na którym będą wzorowały się inne kraje.

„Jeśli chodzi o poszukiwanie surowców w kosmosie, to jesteśmy jednym z czołowych, a być może czołowym zespołem. Naszą siłą jest interdyscyplinarny zespół (kilkadziesiąt osób), co nie jest takie oczywiste w sektorze kosmicznym, opanowanym głównie przez fizyków i astronomów. Geolodzy w zespole to nowe zjawisko, dające szansę wybicia się” – zapewnia Ciążela.

Potwierdza on, że różne kraje wkładają dużo wysiłku, by znaleźć niszę, która wyniesie ich do rangi lidera w obszarze eksploracji kosmosu. Chińczycy opracowali już mapę geologiczną Księżyca.

„Do tej pory większość wysiłków była koncentrowana na szukaniu wody na Księżycu i głównie Amerykanie się w tym specjalizowali poprzez program ARTEMIS. Polska wiedziała, że w tym obszarze już nie dogoni ich w tym wyścigu. Jednak wydobywanie innych surowców na Księżycu to obszar, w którym Polska może się wybić na pozycję lidera” – sugeruje Ciążela. Dodaje też, ważne dla Polski będzie partnerstwo z Amerykanami.

„NASA może odegrać rolę partnera strategicznego – być łącznikiem między programem ARTEMIS, którego celem jest znalezienie wody, a naszym programem, w którym nastawieni jesteśmy na wydobycie metali, siarki, tlenu i helu-3 i gazów. Ale na końcu wyniki obu tych programów będą się musiały połączyć przy okazji wyznaczania miejsc budowy baz księżycowych – gdzie będzie występowała zarówno woda, jak i surowce energetyczne i metaliczne” – tłumaczy naukowiec.

O konieczności współpracy z NASA na potrzeby realizacji misji księżycowej mówił prezes POLSA prof. Grzegorz Wrochna. „Oczywiście do dostarczenia tego satelity potrzebni są nam Amerykanie i to był jeden z tematów niedawnych rozmów z administratorem NASA Billem Nelsonem w czasie jego wizyty w Polsce. Nelson mógł na własne oczy zobaczyć, jak rozwija się polski sektor kosmiczny, a współpraca z amerykańską agencją jest coraz bardziej obiecująca” – podkreślił wówczas.

W 2021 r. POLSA podpisała deklarację Artemis Accords, która otworzyła drogę do udziału w programie Artemis, czyli załogowych lotów na Księżyc. „Cały czas uczestniczymy w dyskusjach o celach i szczegółach technicznych przyszłych misji na Księżyc, ale i na Marsa” – powiedział Wrochna.

W skład polskiego zespołu MIRORES wchodzą naukowcy z Instytutu Nauk Geologicznych PAN, CBK PAN, Politechniki Wrocławskiej, SKA Polska sp. o.o., Europejskiej Fundacji Kosmicznej.

Zasoby Układu Słonecznego

.O tym jak różne państwa z Ziemi mogą współpracować przy pokojowym korzystaniu z zasobów Układu Słonecznego pisał na łamach „Wszystko co Najważniejsze” Guy CONSOLMAGNO – amerykański planetolog, astronom, popularyzator nauki i jezuita pracujący w Watykańskim Obserwatorium Astronomicznym. Jego zdaniem pytania moralne pojawiające się przy temacie rozwoju ziemskich misji kosmicznych odgrywają kluczową rolę w całym procesie. „Musimy skorygować obecną dysproporcję między nadmiernymi inwestycjami technologicznymi w konsumpcję a niewystarczającymi inwestycjami w człowieka. Naszym celem musi być uniknięcie niepotrzebnych zakłóceń w tkance społecznej, które nieuchronnie towarzyszą zmianom technologicznym. Z pewnością nie miałyby one miejsca, gdybyśmy wykorzystywali technologię do reagowania na zmieniające się potrzeby społeczeństwa” – uważa Guy CONSOLMAGNO.

PAP/Urszula Kaczorowska/WszystkocoNajważniejsze/ad