Для жизни на Луне критически необходима вода. Это не только жизненно важный ресурс для питья, но и ценное сырье для получения водорода и кислорода — ключевых компонентов ракетного топлива и дыхательных смесей. Доставлять воду с Земли для реализации долгосрочных экспедиций невероятно дорого, поэтому ученые делают ставку на локальные запасы: считается, что водяной лёд скрыт в постоянно затененных кратерах на южном полюсе спутника.
Специалисты NASA разработали компактный прибор — систему нейтронного спектрометра (Neutron Spectrometer System, NSS), способную выявлять водород под поверхностью Луны без необходимости бурения грунта. Поскольку водород выступает индикатором наличия воды, этот инструмент имеет стратегическое значение. Первым носителем NSS станет луноход LUPEX, созданный в рамках совместной миссии космических агентств Японии (JAXA) и Индии (ISRO), старт которой намечен не ранее 2028 года.
Принцип работы устройства основан на анализе взаимодействия космических лучей с лунной почвой. Поверхность Луны постоянно подвергается «бомбардировке» космическим излучением, которое выбивает нейтроны из реголита. При прохождении через водородсодержащие слои поток нейтронов поглощается. NSS фиксирует эти изменения: падение интенсивности нейтронного излучения на поверхности прямо указывает на скопление водорода под грунтом.
Компоненты системы нейтронного спектрометра проходят тесты на вибростенде. Фото: NASA
Для регистрации частиц внутри прибора применяется гелий-3, обладающий высокой чувствительностью к нейтронным взаимодействиям. При столкновении с его атомами генерируется электрический импульс, позволяющий специалистам оценивать концентрацию водорода на глубине до одного метра.
«Сегодня в нашем понимании того, как именно распределен лунный лед на локальных участках, существует ощутимый пробел. Исследование поверхности — единственный надежный способ выяснить, где именно находятся запасы льда и в каком объеме», — пояснил Рик Элфик, руководитель проекта NSS в Исследовательском центре Эймса NASA.
Новые данные ставят под сомнение наличие обильного льда на Луне
Программа LUPEX — лишь начало. NASA планирует оснастить аналогичными спектрометрами целый ряд перспективных аппаратов. В частности, NSS будет установлен на луноход VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover), а также на микроробота MoonRanger, разработанного в Университете Карнеги-Меллона. Собранные ими данные помогут составить подробную карту ресурсов южного полюса, что заложит фундамент для будущих экспедиций и строительства обитаемой лунной базы.
Применение NSS позволит не только с высокой точностью находить перспективные точки для добычи воды, но и существенно ускорит подготовку человечества к жизни в условиях глубокого космоса.
