01Короткий ответ
Вода на Луне есть — это уже установленный факт. Но это не озёра и не текущие ручьи. В основном это водяной лёд, вмёрзший в дно приполярных кратеров, куда никогда не попадает солнечный свет, вперемешку с породой и пылью. Кроме того, небольшие количества воды и родственной молекулы — гидроксила — химически связаны в освещённом грунте на большой части поверхности.
Так думали не всегда. Большую часть XX века Луну считали абсолютно сухой. Череда миссий начиная с 1990-х — и особенно в 2009 году — это опровергла, и сегодня открытые вопросы касаются того, сколько воды, где именно она и насколько трудно будет её использовать.
02В каком виде существует вода
Лунная вода — это не что-то одно в одном месте. Учёные различают несколько отдельных «резервуаров», и для будущих миссий они значат разное.
- Полярный лёд в вечной тени. Самый богатый и полезный резервуар: водяной лёд, вмёрзший в грунт на дне приполярных кратеров, которые никогда не видят Солнца. Именно эту воду будущие базы, скорее всего, и станут добывать.
- Вода и гидроксил в освещённом грунте. На большей части поверхности крошечные количества воды (H₂O) и гидроксила (OH) связаны в зёрнах реголита — слишком мало, чтобы легко зачерпнуть, но это не миф.
- Вода внутри вулканического стекла и минералов. Часть воды заперта внутри древних шариков вулканического стекла и минералов — это след недр Луны, а не пригодный к использованию поверхностный запас.
03Вечно затенённые области: холодные ловушки
Ось Луны почти не наклонена, поэтому у полюсов дно глубоких кратеров может находиться в вечной темноте — эти области не видели солнечного света миллиарды лет. Учёные называют их вечно затенёнными областями, или PSR.
Внутри PSR температура может опускаться примерно до −240 °C — холоднее поверхности Плутона. При такой температуре водяной лёд не испаряется; он остаётся на месте практически вечно. Любая вода, принесённая кометами, астероидами или солнечным ветром за миллиарды лет и случайно «сползшая» в одну из таких ловушек, всё ещё там. Поэтому цель для поиска воды — полюса, а не экватор.
Почему до льда так трудно добраться
Та самая вечная темнота, что сохраняет лёд, делает работу с ним крайне трудной: нет солнца для солнечных батарей, экстремальный холод, изнашивающий технику, и пересечённое дно кратеров. Любая добыча потребует собственного источника энергии и способности выживать в условиях суровее любых, где до сих пор ездил хоть один ровер.
04Как её нашли: цепочка миссий
Доводы в пользу лунной воды складывались миссия за миссией — от первых намёков в 1990-х до прямого подтверждения в 2009 году и последующих уточнений.
| Миссия / прибор | Год | Что обнаружено |
|---|---|---|
| Clementine | 1994 | радиолокационные намёки на возможный лёд у южного полюса (спорно) |
| Lunar Prospector | 1998 | нейтронные данные: водород сосредоточен у полюсов |
| Chandrayaan-1 (Moon Mineralogy Mapper) | 2009 | обнаружил воду и гидроксил в освещённом грунте |
| LCROSS | 2009 | подтвердил водяной лёд ударом по кратеру Кабеус |
| LRO (LAMP, Diviner, LEND) | 2009– | картировал тень, температуру и водород у полюсов |
| SOFIA (летающий телескоп) | 2020 | обнаружил молекулярную воду в освещённых высоких широтах |
Переломным стал 2009 год. Индийский Chandrayaan-1 нёс прибор NASA Moon Mineralogy Mapper (M³), который зафиксировал спектральный след воды и гидроксила, связанных в освещённой поверхности. Через несколько месяцев миссия NASA LCROSS намеренно направила отработанную ступень ракеты в вечно затенённый кратер Кабеус и провела второй аппарат сквозь облако выброса — и измерила явные признаки водяного льда. С тех пор Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) от NASA детально картировал тени, температуры и водород полярных областей, а в 2020 году летающая обсерватория SOFIA сообщила о молекулярной воде (H₂O) в освещённых высоких широтах, показав, что вода не ограничена одними лишь глубокими тенями.
05Сколько там воды?
Именно здесь важнее всего честность: точной суммарной величины не знает никто. Оценки льда, скрытого в полярных холодных ловушках, доходят до сотен миллионов тонн, но это широкие экстраполяции по данным дистанционного зондирования, а не измерения разведанного, проверенного «на грунте» месторождения.
Почему цифры так неопределённы
Орбитеры могут ощущать водород и холодные ловушки сверху, но не могут сказать, сколько именно льда и на какой глубине лежит, насколько он чист и как равномерно распределён. Концентрация в освещённом грунте крошечная — её часто сравнивают с пустыней куда более сухой, чем любая земная. Превратить «вода есть» в «вот залежь, которую стоит разрабатывать» можно только с помощью посадочных модулей и буров на поверхности — именно это и должны обеспечить будущие миссии.
06Почему лунная вода так важна
Именно вода превратила полюса в главный фокус освоения Луны. Всё, что можно произвести на Луне, — это то, что не придётся запускать с Земли по колоссальной цене, а вода необычайно универсальна.
- Питьевая вода. Самое очевидное применение — очищенный лунный лёд мог бы напрямую снабжать экипаж, избавляя от расходов на доставку каждого литра с Земли.
- Кислород для дыхания. Разложение воды на водород и кислород даёт кислород, которым дышит экипаж.
- Ракетное топливо. Водород и кислород — ещё и мощное ракетное топливо с окислителем. Производство топлива на Луне — использование ресурсов на месте (ISRU) — могло бы заправлять корабли для обратного пути или для дальнейшего полёта к Марсу.
- Защита от радиации и не только. Вода — ещё и хороший радиационный экран и сырьё для других процессов, что делает её краеугольным ресурсом любой долговременной базы.
07Трудности использования
Знать, что вода есть, — далеко не то же самое, что превратить её в бак питьевой воды или топлива. Препятствия огромны, и никто ещё не добывал лёд на другом небесном теле.
- Экстремальный холод и темнота. Добыча идёт в вечно затенённых кратерах при температуре около −240 °C, без солнца для питания — технике и экипажу понадобятся собственный источник энергии и тепло.
- Неизвестное распределение. Пока посадочные аппараты не возьмут пробы грунта, мы не знаем, насколько глубоко, чисто и концентрированно лежит лёд, — а без этого проектирование добывающего оборудования превращается в гадание.
- Трудная добыча. Лёд вмёрзший в твёрдый, как камень, холодный грунт, а не лежит удобным слоем. Отделить и собрать его в промышленных масштабах — нерешённая инженерная задача.
- Энергозатраты. Разложение воды на водород и кислород требует много энергии, поэтому любой топливный завод зависит от солидного источника питания на поверхности.
08Что дальше
Следующий этап — про «правду на грунте»: отправку посадочных аппаратов и роверов к полюсам, чтобы измерять лёд напрямую, а не с орбиты. NASA и его партнёры планируют роботизированные разведочные миссии, чтобы «вынюхивать» и бурить полярные залежи, а пилотируемая программа «Артемида» нацелена именно на южный полюс Луны — как раз потому, что там и есть вода. Станет ли лунная вода практическим ресурсом, решится на поверхности в ближайшие годы.
09Частые вопросы
Есть ли вода на Луне?
Да. В основном это водяной лёд, вмёрзший в вечно затенённые приполярные кратеры, плюс небольшие количества воды и гидроксила, связанные в освещённом грунте. Это подтверждено чередой миссий, наиболее убедительно — в 2009 году.
Есть ли на Луне жидкая вода?
Нет. Ни озёр, ни ручьёв. У Луны нет атмосферы, чтобы удерживать жидкую воду, поэтому она существует как лёд в холодных ловушках или как следы, связанные в грунте и породе.
Где находится вода на Луне?
В основном в вечно затенённых областях — на дне глубоких приполярных кратеров, которые никогда не видят Солнца и остаются достаточно холодными, чтобы удерживать лёд миллиарды лет. Следы воды также рассеяны шире, в освещённом грунте.
Как обнаружили воду на Луне?
Через серию миссий. Clementine (1994) и Lunar Prospector (1998) дали первые намёки; в 2009 году прибор Moon Mineralogy Mapper на Chandrayaan-1 обнаружил воду и гидроксил в грунте, а LCROSS от NASA подтвердил лёд ударом по кратеру Кабеус. Позже, в 2020 году, SOFIA обнаружила молекулярную воду в освещённых областях.
Что сделала миссия LCROSS?
В 2009 году LCROSS намеренно направил отработанную ступень ракеты в вечно затенённый кратер Кабеус и провёл второй аппарат сквозь облако выброса, измерив явные признаки водяного льда — это было первое прямое подтверждение льда в полярной холодной ловушке.
Что такое вечно затенённая область?
Поскольку Луна почти не наклонена, дно некоторых глубоких приполярных кратеров никогда не получает солнечного света. Эти вечно затенённые области могут достигать около −240 °C — достаточно холодные, чтобы удерживать водяной лёд миллиарды лет.
Сколько воды на Луне?
Точно не знает никто. Оценки полярного льда доходят до сотен миллионов тонн, но это широкие экстраполяции по орбитальным данным, а не измерения разведанного месторождения. Чтобы уточнить цифру, нужны посадочные аппараты и буры.
Откуда взялась вода на Луне?
Вероятно, из нескольких источников за миллиарды лет: удары комет и содержащих воду астероидов, а также водород солнечного ветра, реагирующий с кислородом грунта. Вода, попавшая в холодные ловушки, там и сохранилась.
Почему важна вода на Луне?
Потому что всё произведённое на Луне не нужно запускать с Земли. Лунная вода могла бы давать питьевую воду, разлагаться на кислород для дыхания и давать водородно-кислородное ракетное топливо — потенциально заправляя корабли для обратного пути или для полёта к Марсу.
Что такое ISRU?
Использование ресурсов на месте — применение материалов, найденных на месте, вместо доставки всего с Земли. На Луне главный пример — добыча водяного льда и разложение его на кислород и водород для жизнеобеспечения и топлива.
Могут ли астронавты пить воду с Луны?
В принципе да — после добычи и очистки. Лунный лёд перемешан с грунтом и другими соединениями, поэтому перед употреблением его нужно переработать, но само сырьё уже есть.
Почему так трудно добывать лунный лёд?
Лёд лежит в вечно тёмных кратерах при температуре около −240 °C, без солнца для питания, вмёрзший в твёрдый, как камень, грунт. Мы к тому же ещё не знаем, насколько глубоко и чисто он залегает. Его добыча означала бы работу в одних из самых суровых условий, за какие когда-либо брались.
Какие будущие миссии изучат лунную воду?
NASA и его партнёры планируют роботизированные посадочные аппараты и роверы для разведки и бурения на полюсах, а пилотируемая программа «Артемида» нацелена именно на южный полюс Луны из-за находящейся там воды. Цель — измерить лёд напрямую на поверхности.