Запасы водяного льда на Луне могут оказаться недостаточными для создания постоянных поселений крупного масштаба. Астрофизик Мартин Элвиз из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики подсчитал, насколько хватит доступной воды городу с населением в миллион человек. Результат показывает: без новых источников воды или радикального сокращения ее потребления лунный мегаполис долго не просуществует.

Исследование опубликовано в журнале Frontiers. Оно касается одного из главных ограничений будущей лунной колонии: даже если решить проблемы с энергией и производством необходимых материалов, людям все равно понадобится вода — причем не только для питья.

Вода на Луне нужна не только для питья

Интерес к постоянным поселениям на Луне во многом связан с открытием водяного льда в полярных кратерах. Их дно миллиарды лет остается без прямого солнечного света, поэтому температура в этих областях может опускаться примерно до 110 кельвинов — около −163 °C.

Такие участки называют холодными ловушками. В этих условиях лед способен сохраняться практически без испарения даже в лунном вакууме.

Для будущих поселенцев вода станет гораздо более ценным ресурсом, чем просто источник питья. Ее можно перерабатывать, получать из нее кислород для дыхания и водород для топлива. Поэтому именно наличие доступного льда считается одним из ключевых условий для долгосрочного освоения Луны.

С энергией проблем может быть меньше

При этом с электроэнергией будущие лунные поселения потенциально находятся в более выгодном положении.

На краях полярных кратеров есть участки, которые большую часть времени освещаются Солнцем. Их называют пиками вечного света. Там теоретически можно разместить высокие конструкции с солнечными панелями, которые будут получать энергию практически непрерывно.

По оценке исследователей, подобная система способна обеспечить до нескольких гигаватт мощности. При этом необходимые материалы для производства солнечных панелей можно добывать непосредственно на Луне — в частности, там достаточно кремния.

Такой объем энергии позволил бы обеспечить не только базовые потребности поселения, но и энергоемкие производства. Теоретически на Луне могли бы появиться даже дата-центры для работы систем искусственного интеллекта.

Однако энергия сама по себе не решает главную проблему.

Запасов воды может хватить лишь на несколько лет

Элвиз рассмотрел сценарий, в котором на Луне доступно до миллиарда тонн воды. Даже такого на первый взгляд огромного количества недостаточно для города с населением в миллион человек, если воду не перерабатывать с высокой эффективностью.

Современные оценки лунных запасов при этом могут быть значительно ниже более ранних расчетов. Если ориентироваться на них, даже относительно небольшой город столкнется с дефицитом воды примерно через десять лет.

Для долгосрочного существования речь идет уже о гораздо меньших масштабах. Поселение примерно на 1000 человек или небольшой город с населением около 10 тысяч теоретически могут рассчитывать на существование в течение нескольких столетий.

Таким образом, проблема заключается не столько в абсолютном количестве льда, сколько в том, сколько воды удастся извлечь и сколько раз использовать один и тот же ресурс.

Без новых источников воды лунный город не выживет

Ученый рассматривает несколько способов решить проблему. Один из них — значительно повысить эффективность переработки воды, причем минимум в пять раз. Дополнительно расход можно сократить с помощью вертикальных ферм и других систем, позволяющих выращивать пищу в замкнутом пространстве с повторным использованием воды.

Другой вариант — доставлять воду с околоземных астероидов. Однако такая логистика будет требовать огромных ресурсов и постоянных космических перевозок.

Наиболее перспективным Элвиз считает третий путь — найти на самой Луне больше воды, чем удается обнаружить сейчас.

Сегодня космические аппараты исследуют лишь верхние слои лунного реголита. При этом рыхлый грунт может уходить на десятки метров в глубину, а находящиеся ниже слои остаются изучены значительно хуже.

Поэтому существующие оценки могут отражать лишь часть реальных запасов. Если в более глубоких слоях действительно окажутся дополнительные залежи льда, ситуация для будущих поселений существенно изменится.

Именно поэтому первым практическим шагом к созданию крупной постоянной базы на Луне может стать не строительство города, а поиск новых источников воды. Без них даже огромные запасы энергии и развитая промышленность не позволят превратить лунное поселение в действительно автономный город.