แร่บนดวงจันทร์: ทฤษฎี, โครงการทำเหมือง, องค์ประกอบของดินและระดับที่จำเป็นของการพัฒนาเทคโนโลยี

ดวงจันทร์เป็นดาวเทียมจากธรรมชาติของโลก ครึ่งศตวรรษที่ผ่านมามนุษย์เหยียบก้าวแรกบนพื้นผิวของมัน โอกาสที่แท้จริงได้ปรากฏขึ้นเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์โดยตรงเกี่ยวกับพื้นผิวและลำไส้ของวัตถุท้องฟ้า มีแร่ธาตุใดบ้างบนดวงจันทร์? ทรัพยากรเหล่านี้คืออะไรและสามารถขุดได้หรือไม่ คุณจะพบคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ในบทความของเรา

ดวงจันทร์และโครงสร้างภายใน

โลกของเรามีดาวเทียมจากธรรมชาติเพียงดวงเดียวเท่านั้น - ดวงจันทร์ มันเป็นดาวเทียมที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในระบบสุริยะทั้งหมด ดวงจันทร์อยู่ที่ 384 พันกิโลเมตรจากโลก รัศมีเส้นศูนย์สูตรของมันคือ 1738 กม. ซึ่งประมาณเท่ากับ 0.27 ของรัศมีโลก

ก่อนที่จะพูดถึงแร่ธาตุบนดวงจันทร์เราควรอธิบายถึงโครงสร้างภายในของเทห์ฟากฟ้านี้ให้มากที่สุด ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์รู้อะไรในวันนี้?

เช่นเดียวกับดาวเคราะห์โลกดวงจันทร์ประกอบด้วยแกนเปลือกโลกและเปลือกนอก แกนดวงจันทร์นั้นค่อนข้างเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 350 กม.) ประกอบด้วยเหล็กเหลวจำนวนมากสิ่งเจือปนของนิกเกิลกำมะถันและองค์ประกอบอื่น ๆ รอบแกนกลางเป็นชั้นของสสารที่หลอมเหลวบางส่วนซึ่งเกิดจากการตกผลึกของแมกมาเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน (ไม่นานหลังจากการก่อตัวของดวงจันทร์)

ความหนาของเปลือกโลกตาม 10 ถึง 105 กิโลเมตร ยิ่งกว่านั้นความหนาของมันนั้นเล็กลงอย่างเห็นได้ชัดที่ด้านข้างของดาวเทียมที่หันเข้าหาโลก ทั่วโลกในการบรรเทาทางจันทรคตินั้นมีสองโซนที่สามารถจำแนกได้: ไหล่ทวีปและภูเขาต่ำ - ทะเลจันทรคติที่เรียกว่า หลังไม่มีอะไรมากไปกว่าหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นจากการทิ้งระเบิดของพื้นผิวดวงจันทร์โดยดาวเคราะห์น้อยและอุกกาบาต

พื้นผิวดวงจันทร์

เราคุ้นเคยกับการตระหนักว่าภายใต้เท้าของเรามีหินตะกอนหนาหลายมิลลิเมตร - หินปูน, หินทราย, ดินเหนียว แต่ดวงจันทร์ไม่ใช่โลก ทุกอย่างถูกจัดวางที่นี่แตกต่างกันไปและหินที่มาจากหินตะกอนไม่ได้อยู่ตรงนั้นและไม่สามารถทำได้ พื้นผิวทั้งหมดของดาวเทียมของเราถูกปกคลุมด้วย regolith หรือ "ดินบนดวงจันทร์" นี่คือส่วนผสมของวัสดุเหนียวละเอียดและฝุ่นละเอียดที่เกิดจากการทิ้งระเบิดของอุกกาบาตอย่างต่อเนื่อง

ความหนาของชั้น regolithic ของดวงจันทร์สามารถเข้าถึงหลายสิบเมตร และในบางส่วนของพื้นผิวมันไม่เกินสองเซนติเมตร ภายนอกชั้นนี้มีลักษณะคล้ายกับผ้าห่มฝุ่นสีเทาน้ำตาล โดยวิธีการที่คำว่า "regolith" ตัวเองมาจากคำภาษากรีกสองคำ: "lithos" (หิน) และ "reos" (ผ้าห่ม) Regolith ในกลิ่นของมันอยากรู้อยากเห็นเตือนนักบินอวกาศของกลิ่นหอมของกาแฟที่ถูกเผา

ควรสังเกตว่าค่าใช้จ่ายในการขนส่งสสารจากดวงจันทร์หนึ่งกิโลกรัมอยู่ที่ประมาณ 40, 000 เหรียญ อย่างไรก็ตามชาวอเมริกันทั้งหมดได้ส่งไปยังโลกมากกว่า 300 กิโลกรัมของ regolith จากส่วนต่าง ๆ ของพื้นผิวของดาวเทียม สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทำการวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับดินบนดวงจันทร์

เมื่อมันปรากฏออกมา regolith นั้นเปราะบางและค่อนข้างต่างกัน ยิ่งไปกว่านั้นมันเกาะติดกับก้อนซึ่งอธิบายได้จากการไม่มีฟิล์มออกไซด์ ในชั้นบนของ regolith (ไม่ลึกกว่า 60 นาโนเมตร) มีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งมิลลิเมตร ดินทางจันทรคติถูกคายน้ำอย่างสมบูรณ์ มันขึ้นอยู่กับ basalts และ plagioclases ซึ่งในองค์ประกอบของพวกเขาเกือบจะคล้ายกับโลก

ดังนั้นมีแร่ธาตุใด ๆ บนดวงจันทร์ภายใต้ชั้น regolith หรือไม่ คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในบทความของเรา

แร่ธาตุบนดวงจันทร์: รายการทั้งหมด

อย่าลืมว่าโลกกับดวงจันทร์นั้นเป็นพี่น้องกัน ดังนั้นจึงไม่น่าที่ลำไส้ของดาวเทียมเพียงดวงเดียวของเราจะปกปิดความรู้สึกของแร่ธาตุใด ๆ แต่ถึงกระนั้นแร่ธาตุอะไรอยู่บนดวงจันทร์? มาทำให้ถูกต้องกัน

น้ำมันถ่านหินก๊าซธรรมชาติ … ไม่มีและไม่สามารถเป็นแหล่งแร่บนดวงจันทร์ได้เพราะมันเป็นแหล่งกำเนิดทางชีวภาพทั้งหมด เนื่องจากไม่มีบรรยากาศหรือชีวิตอินทรีย์บนดาวเทียมของเราการก่อตัวของมันจึงเป็นไปไม่ได้

อย่างไรก็ตามโลหะหลายชนิดอยู่ในลำไส้ของดวงจันทร์ โดยเฉพาะเหล็กอลูมิเนียมไทเทเนียมทอเรียมโครเมียมแมกนีเซียม โพแทสเซียมโซเดียมซิลิกอนและฟอสฟอรัสยังพบได้ในองค์ประกอบของพระจันทร์ regolith การใช้สถานีอวกาศอัตโนมัติจันทรคติ Prospector เปิดตัวในปี 2541 มันก็เป็นไปได้ที่จะระบุตำแหน่งของโลหะบนพื้นผิวดวงจันทร์ ตัวอย่างเช่นแผนที่การกระจายของทอเรียมบนดวงจันทร์ดูเหมือนว่า:

โดยทั่วไปหินและแร่ดวงจันทร์ทั้งหมดสามารถแบ่งได้เป็นสามกลุ่ม:

1. Basalts of the Lunar Seas (pyroxene, plagioclase, ilmenite, olivine)
2. หิน KREEP (โพแทสเซียมฟอสฟอรัสดินหายาก)
3. ANT- หิน (norit, troctolite, anorthosite)

เหนือสิ่งอื่นใดปริมาณน้ำสำรองที่สำคัญในรูปของน้ำแข็งก็ถูกค้นพบบนดวงจันทร์ (รวมประมาณ 1.6 พันล้านตัน)

ฮีเลียม 3

บางทีไอโซโทปฮีเลียม -3 เป็นหลักและมีแนวโน้มมากที่สุดในแง่ของการสำรวจฟอสซิลบนดวงจันทร์ Earthlings ถือว่าเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ทางความร้อน ดังนั้นตามที่นักบินอวกาศชาวอเมริกัน Harrison Schmidt การสกัดไอโซโทปฮีเลียมเบานี้ในอนาคตอันใกล้จะสามารถแก้ปัญหาวิกฤตพลังงานบนโลกได้

ฮีเลียม -3 ในวงการวิทยาศาสตร์มักถูกเรียกว่า "เชื้อเพลิงแห่งอนาคต" บนโลกมันหายากมาก ทุนสำรองทั้งหมดของไอโซโทปนี้บนโลกของเราประเมินโดยนักวิทยาศาสตร์ไม่เกินหนึ่งตัน จากนี้ค่าใช้จ่ายของหนึ่งกรัมของสารมีค่าเท่ากับหนึ่งพันดอลลาร์ ในเวลาเดียวกันฮีเลียม -3 หนึ่งกรัมสามารถทดแทนน้ำมันได้มากถึง 15 ตัน

เป็นที่น่าสังเกตว่ามันไม่ง่ายเลยที่จะสร้างกระบวนการผลิตฮีเลียม -3 บนพื้นผิวดวงจันทร์ ปัญหาคือ regolith หนึ่งตันมีเพียง 10 มิลลิกรัมของเชื้อเพลิงที่มีค่า นั่นคือเพื่อพัฒนาทรัพยากรนี้บนพื้นผิวของดาวเทียมของเรามันจะมีความจำเป็นในการสร้างเหมืองแร่และการประมวลผลที่ซับซ้อน เห็นได้ชัดว่านี่เป็นไปไม่ได้ในทศวรรษที่ผ่านมา

โครงการเหมืองบนดวงจันทร์

มนุษยชาติกำลังคิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับการล่าอาณานิคมของดวงจันทร์และเกี่ยวกับการพัฒนาทรัพยากรแร่ธาตุของมัน การขุดเชิงทฤษฎีบนดวงจันทร์นั้นค่อนข้างเป็นไปได้ แต่มันยากมากที่จะนำไปใช้งานจริง แท้จริงแล้วสำหรับสิ่งนี้บนพื้นผิวของดาวเทียมของเรามันจำเป็นต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานอุตสาหกรรมที่เหมาะสม ยิ่งไปกว่านั้นทุกสิ่งที่จำเป็นจะต้องถูกนำมาจากโลก - วัสดุ, น้ำ, เชื้อเพลิง, อุปกรณ์, ฯลฯ

อย่างไรก็ตามบางโครงการกำลังได้รับการพัฒนาแล้ว ดังนั้น บริษัท อเมริกัน SEC วางแผนที่จะมีส่วนร่วมอย่างจริงจังในการสกัดน้ำแข็งดวงจันทร์และการผลิตบนพื้นฐานของเชื้อเพลิงสำหรับยานอวกาศ สำหรับสิ่งนี้มีการวางแผนที่จะใช้ทั้งหุ่นยนต์และผู้คนที่มีชีวิต ในตอนท้ายของปี 2560 องค์การนาซ่าประกาศการยอมรับแอปพลิเคชันพร้อมข้อเสนอทางเทคโนโลยีสำหรับการแยกทรัพยากรที่วัตถุอวกาศ ผู้เชี่ยวชาญของแผนกนี้หวังว่าการขุดจะเป็นจริงภายในปี 2568

แต่จีนให้ความสนใจอย่างจริงจังกับองค์ประกอบของธาตุหายากที่อยู่ในเปลือกโลกดวงจันทร์ เพื่อศึกษาและพัฒนาทรัพยากรนี้ประเทศมีแผนที่จะสร้างฐานการวิจัยพิเศษบนดวงจันทร์ สหพันธรัฐรัสเซียอยู่ไม่ไกลหลังอำนาจอวกาศชั้นนำ ภายในปี 2568 Roscosmos วางแผนที่จะสร้างชุดหุ่นยนต์สำหรับการขุดบนดวงจันทร์