Гелий-3 — новый уран. И раздел Луны уже начался без нас

Спутник Земли всегда воспринимался как символ мечтаний и научных открытий, а теперь его всё чаще обсуждают как потенциальный источник одного из самых необычных и ценных материалов — гелия-3. За миллиарды лет солнечный ветер внедрил этот лёгкий и нерадиоактивный изотоп в верхние слои реголита. На нашей планете к нему приковано внимание технологических корпораций, космических стартапов и государственных структур, поскольку спектр применения выходит далеко за пределы космических проектов.

Область использования гелия-3 обширна. В вычислительных системах нового поколения он необходим для работы криостатов разбавления, которые на смесях гелия-3 и гелия-4 охлаждают кубиты до долей градуса выше абсолютного нуля. Только при таких температурах состояния суперпозиции сохраняются достаточно долго. Инженеры отмечают, что внутри таких установок температура примерно в двести раз ниже, чем в космическом вакууме, и именно столь экстремальное понижение температуры минимизирует ошибки и делает вычислители пригодными для практического применения. Помимо квантовой техники, элемент ценится как эффективный поглотитель нейтронов для радиационных детекторов и как компонент для МРТ-диагностики, если его предварительно поляризовать. Наибольший интерес вызывает перспектива использования в термоядерной энергетике: реакции с участием редкого изотопа дают в основном заряженные частицы, почти не вызывая активации материалов реактора и снижая уровень долгоживущей радиоактивности.

На Земле этот газ встречается крайне редко. Основной источник — распад трития в ядерных арсеналах, что обеспечивает лишь ограниченные объёмы. В отраслевых оценках упоминаются цифры от нескольких тысяч до десятков тысяч литров в год — этого катастрофически мало, если квантовая индустрия начнёт расти теми темпами, которые прогнозируются. На Луне ситуация иная: из-за отсутствия магнитного поля солнечный ветер свободно осаждает вещество в поверхностный слой грунта. По разным оценкам, там могут находиться огромные абсолютные объёмы — возможно, миллионы тонн в пересчёте на массу, хотя концентрация в каждом образце очень низкая.

Извлечение ресурса — сложная инженерная задача. В образцах миссий «Аполлон» содержание гелия-3 измерялось долями на миллиард. Чтобы собрать на Земле значимые объёмы, придётся переработать колоссальные массы реголита. На бумаге процесс выглядит просто: добыть верхний слой, нагреть его до высоких температур, освободить летучие компоненты, затем отделить редкий изотоп от более распространённого гелия-4 и других газов, очистить и упаковать для транспортировки. На практике каждый из этих шагов требует создания новых технологий.

Лунная поверхность крайне неудобна для техники. Она состоит из мелких стекловидных частиц, которые абразивны и прилипают из-за электростатики. Во время миссий «Аполлон» они забивали уплотнения, изнашивали подвижные элементы и прочно оседали на скафандрах. В условиях вакуума и слабой гравитации смазки быстро испаряются, механизмы ведут себя иначе, а из-за задержки связи управлять машинами в реальном времени невозможно — значит, нужны полностью автономные системы. К этому добавляется энергетическая проблема: для прогрева сотен тонн грунта потребуются надёжные и мощные источники энергии на месте, будь то солнечные концентраторы или компактные ядерные реакторы. Каждый проект должен находить баланс между массой, энергопотреблением и ремонтопригодностью, чтобы оборудование могло работать на Луне долго и без вмешательства человека.

Некоторые компании уже предлагают конкретные решения. Так, стартап Interlune разрабатывает компактный передвижной аппарат, который собирает лунную пыль, нагревает её внутри корпуса и тут же выбрасывает переработанный материал. Идея в том, чтобы создать машину, достаточно лёгкую для доставки на посадочном модуле, но при этом способную перерабатывать десятки или даже сотни тонн вещества в час. Руководство компании подчёркивает масштаб задачи: чтобы получить на Земле всего несколько литров гелия-3, придётся обработать объём реголита, сопоставимый с чашей большого плавательного бассейна. Interlune уже перешла от лабораторных опытов к практическим партнёрствам, испытывала уменьшенные прототипы в полётах с имитацией пониженной гравитации и совместно с производителями тяжёлой техники разрабатывает упрощённые версии земных машин для работы в космосе.

Не менее сложна задача отделения и очистки. Даже если удастся стабильно извлекать газовую смесь из грунта, выделить в ней следовые количества редкого изотопа на фоне гелия-4 и прочих примесей можно только с помощью тонких криогенных или мембранных технологий. Первые доказательства их работоспособности уже показаны на Земле, но адаптировать такие системы к лунным условиям — отдельный вызов. Кроме того, нужно решить, как хранить и безопасно доставлять продукт на Землю, если будет принято решение, что транспортировка оправдана экономически.

Стадия демонстрационных проектов уже начинается. Государственные агентства финансируют разработки и закупают небольшие партии, чтобы сформировать будущие цепочки поставок. Летом 2025 года Министерство энергетики США объявило о закупке трёх литров лунного гелия-3 — первом в истории государственном контракте на внеземной ресурс. Это не столько практическая сделка, сколько политический сигнал и поддержка раннего рынка. Частные компании тоже готовятся: Maybell Quantum и Microsoft заключают предварительные соглашения для квантовых и криогенных приложений. Одновременно планируются разведывательные миссии: использование мультиспектральных сенсоров для поиска участков с повышенной концентрацией, запуск мобильных аппаратов с камерами и экспериментами, доставка научных модулей попутной нагрузкой на коммерческих посадочниках. Цель — перейти от расчётных моделей и ограниченных образцов к полноценному технологическому плану.

При этом скепсис сохраняется. Геологическая служба США оценивает лунный гелий-3 как материал, который в нынешних экономических и технических условиях практически недоступен для промышленного освоения. Иными словами, в ближайшие десятилетия гарантировать его добычу в масштабах, значимых для энергетики, нельзя. Многие аналитики считают, что вода-лёд может дать более быстрые и очевидные дивиденды: от обеспечения дальних миссий до производства топлива. Первые опытные установки на Луне, скорее всего, будут оправданы как демонстрационные проекты и элемент стратегического присутствия, а не как коммерческие источники прибыли. Оптимисты надеются, что успешные тесты вместе с удешевлением запусков и ростом автономности техники позволят со временем выйти на экономию за счёт масштаба.

Конкуренция вокруг редкого изотопа выходит за рамки инженерии. Космические державы рассматривают доступ к нему как стратегическое преимущество. Правовая база пока разрозненная. Договор о космосе 1967 года запрещает национальные притязания на небесные тела, но не блокирует добычу ресурсов. В США ещё в 2015 году приняли закон, признающий права частных компаний на добытые в космосе материалы, а в 2020-м предложили «Соглашения Артемиды» — набор принципов международного сотрудничества и правил работы. Не все государства их поддержали: Китай и Россия остались в стороне и продвигают альтернативные подходы.

Для Вашингтона поддержка стартапов вроде Interlune и продвижение рамок вроде «Соглашений Артемиды» — способ задать правила заранее и собрать союзников под своей моделью. В Пекине миссии «Чанъэ» подаются как национальные достижения, а официальные лица открыто называют гелий-3 источником, который теоретически способен обеспечивать страну энергией на тысячелетия. Россия, несмотря на трудности программы «Луна», заявила о намерении совместно с КНР построить в 2030-х лунную научную станцию и рассматривает использование ресурсов, включая этот изотоп, как долгосрочную цель. Европейский союз финансирует исследования и демонстрационные проекты, действуя скорее в кооперационной логике, чем в жёсткой гонке. Индия после успешной посадки «Чандраяан-3» в районе южного полюса в 2023 году стала рассматриваться как потенциальный партнёр или самостоятельный участник меньшего масштаба.

Многие аналитики сравнивают эту ситуацию с историей редкоземельных металлов: когда значительная часть добычи сосредоточена в одной стране, это влияет на всю цепочку поставок и усиливает геополитическое влияние. Возможность повторения подобного сценария на Луне — одна из причин, почему правительства спешат действовать уже сейчас. Та страна или компания, кто первой наладит стабильные поставки редкого изотопа, получит серьёзные рычаги в сфере квантовой инфраструктуры и, в будущем, на потенциальном рынке термоядерного топлива.

Следующее десятилетие станет определяющим. Итог будет зависеть от инженерных решений, готовности инвесторов ждать и дипломатических договорённостей. На данный момент приз невелик: несколько пробных закупок, разведывательные миссии и прототипы добывающих установок. Но именно так зарождаются новые отрасли — с ясным пониманием препятствий и долгой работой над тем, чтобы превратить научный интерес в устойчивый рынок.