Polacy policzą, ile można zarobić na Księżycu. ESA daje zlecenie

Księżyc już za kilka, a może kilkanaście lat, najprawdopodobniej stanie się miejscem działalności kopalń, zakładów produkcyjnych i firm transportowych. Zanim jednak ktokolwiek zacznie na tym zarabiać, trzeba ustalić, czy pozyskiwanie surowców setki tysięcy kilometrów od Ziemi ma w ogóle jakikolwiek ekonomiczny sens. Europejska Agencja Kosmiczna powierzyła to zadanie polskiej firmie MIRORES, która pokieruje międzynarodowym projektem LUNAVEST.

W grę wchodzą nie tylko woda i tlen potrzebne przyszłym astronautom, lecz także metale oraz niezwykle cenny hel-3. Polscy specjaliści mają sprawdzić, ile kosztowałoby ich wydobycie, przetworzenie i dostarczenie odbiorcom. Wyniki mogą pomóc zdecydować, jakie instalacje i technologie warto w pierwszej kolejności rozwijać na Księżycu.

Za projektem stoi MIRORES, przedsiębiorstwo skupiające inżynierów i naukowców związanych m.in. z Polską Akademią Nauk, Politechniką Wrocławską i Uniwersytetem Warszawskim. Firma specjalizuje się w analizie danych geologicznych oraz technologiach służących do rozpoznawania zasobów naturalnych. Teraz wykorzysta te kompetencje do przygotowania ekonomicznego modelu przyszłego księżycowego przemysłu.

Polacy pokierują konsorcjum LUNAVEST, którego partnerem jest luksemburska firma SPAIDER Space. Prace realizowane na zlecenie ESA mają odpowiedzieć na pytanie, czy na wydobyciu i przetwarzaniu księżycowych surowców rzeczywiście będzie można zarabiać. Nie chodzi przy tym o wskazanie jednego szczególnie cennego złoża, lecz o przeanalizowanie całego przedsięwzięcia od strony gospodarczej.

To znacznie trudniejsze zadanie, niż mogłoby się wydawać. Sama obecność cennego minerału nie oznacza jeszcze, że jego wydobycie przyniesie zysk. Trzeba dostarczyć sprzęt, zapewnić mu energię, zbudować instalacje przetwórcze, a następnie znaleźć odbiorcę gotowego zapłacić za produkt odpowiednio wysoką cenę.

Właśnie dlatego LUNAVEST ma uwzględniać nie tylko koszty pozyskiwania surowców, ale też magazynowania, transportu i utrzymywania infrastruktury. Badacze przeanalizują również, jak zmieniłaby się opłacalność przedsięwzięć, gdyby kilka firm wspólnie korzystało z tych samych instalacji.

Najbardziej oczywistym surowcem dla przyszłych misji jest woda. Astronauci potrzebują jej przecież do picia, przygotowywania posiłków czy chociażby do utrzymywania higieny. Można ją także rozdzielić na wodór i tlen, czyli substancje wykorzystywane między innymi w napędach rakietowych. W przyszłości księżycowa instalacja mogłaby więc zaopatrywać nie tylko bazę mieszkalną, ale również pojazdy kosmiczne.

Dostarczenie tego wszystkiego z Ziemi oznacza konieczność transportowania dodatkowego ładunku. Każdy kilogram zwiększa wymagania wobec rakiety i całej misji, dlatego pozyskiwanie zasobów bezpośrednio na Księżycu jest tak interesujące dla agencji kosmicznych.

Nie wystarczy jednak po prostu znaleźć lód. Trzeba jeszcze ustalić, jak głęboko się znajduje, w jakim występuje stężeniu i ile energii pochłonie jego wydobycie. Pisaliśmy już, że europejski łazik MAGPIE ma w 2029 r. rozpocząć badania księżycowego bieguna południowego, gdzie będzie poszukiwać zasobów wody. Takie pomiary mogą dostarczyć danych potrzebnych do planowania przyszłych instalacji.

Interesujący jest również tlen związany chemicznie w księżycowych minerałach oraz materiały, które można byłoby wykorzystać do budowy dróg, osłon i elementów baz. W tym przypadku ekonomiczny sens miałaby przede wszystkim produkcja na miejscu, bez konieczności przewożenia gotowych materiałów z Ziemi.

Nie wszystkie księżycowe zasoby musiałyby trafiać do astronautów. Szczególnym przypadkiem jest hel-3, rzadki izotop helu, który znajduje zastosowanie w specjalistycznych urządzeniach chłodniczych. Wykorzystuje się je m.in. do uzyskiwania ekstremalnie niskich temperatur potrzebnych w części technologii kwantowych.

Hel-3 występuje na Ziemi w bardzo ograniczonych ilościach. Na Księżycu przez miliardy lat był dostarczany wraz z wiatrem słonecznym, czyli strumieniem cząstek emitowanych przez Słońce. Część tego izotopu została uwięziona w regolicie, a więc warstwie pyłu i rozdrobnionych skał pokrywającej powierzchnię naszego naturalnego satelity.

Wcześniej opisywaliśmy już pierwszą umowę dotyczącą przyszłych dostaw księżycowego helu-3. Amerykańska firma Interlune zawarła porozumienie z fińskim Bluefors, producentem zaawansowanych systemów chłodzenia. Pokazuje to, że zainteresowanie komercyjnym wykorzystaniem księżycowych zasobów nie ogranicza się już do planów agencji kosmicznych.

Pozostaje jednak pytanie, czy wydobycie okaże się opłacalne. Hel-3 występuje w księżycowym gruncie w niewielkich stężeniach, dlatego pozyskanie użytecznej ilości może wymagać przetworzenia ogromnych mas regolitu. Potrzebna będzie energia, instalacje do oddzielania gazów oraz transport na Ziemię.

Właśnie taki rachunek mają uwzględnić polscy specjaliści. Wysoka wartość helu-3 może uzasadniać koszt międzyplanetarnej dostawy, ale bez szczegółowej analizy trudno ocenić, czy potencjalne przychody przewyższą nakłady. Tym bardziej że zapotrzebowanie na ten izotop będzie zależało od rozwoju technologii wykorzystujących go na Ziemi.

Na szczęście MIRORES nie zaczyna badań księżycowych od całkowitego zera. Firma rozwija projekt LUPE, realizowany dla ESA w ramach prac nad High-Resolution Moon Mineralogy Mapper. Chodzi o instrument wykorzystujący promieniowanie podczerwone do rozpoznawania minerałów na powierzchni Księżyca.

Poszczególne minerały w charakterystyczny sposób oddziałują ze światłem. Analizując promieniowanie odbite lub emitowane przez powierzchnię, można określać jej skład bez konieczności pobierania próbek z każdego badanego miejsca. Spektrometr pozwala więc wskazywać obszary, które zasługują na dokładniejsze rozpoznanie.

Przedsiębiorstwo wykorzysta także doświadczenia z projektu realizowanego w ramach ESA BIC Poland, czyli programu wspierającego rozwój firm kosmicznych. Powstająca tam platforma łączy informacje gromadzone przez sondy krążące wokół Księżyca z ich interpretacją geologiczną.

Takie dane mają zasadnicze znaczenie dla ekonomicznych analiz LUNAVEST. Znając przybliżone rozmieszczenie surowców, można oszacować, jak duża musiałaby być instalacja wydobywcza, ile energii potrzebowałaby do działania i jak kosztowny okazałby się transport uzyskanego materiału.

Na obecnym etapie zespół opracowuje metodykę i pierwsze modele. Będzie mógł następnie sprawdzać różne scenariusze, zmieniając założenia dotyczące dostępności surowców, kosztów działalności czy przyszłego popytu. Nie powstaje więc jeszcze projekt konkretnej księżycowej kopalni, lecz narzędzie pomagające ocenić sens takich inwestycji.

Największa niewiadoma wcale nie musi dotyczyć samego wydobycia. Księżycowa kopalnia może działać sprawnie i produkować przydatne surowce, a mimo to przynosić straty, jeżeli nie znajdzie odpowiednio dużej liczby klientów.

Przykładowo instalacja wytwarzająca tlen potrzebowałaby odbiorców, którzy regularnie kupowaliby jej produkt. Jeśli w pobliżu działałaby tylko niewielka baza badawcza, to zapotrzebowanie mogłoby być zbyt małe, żeby uzasadnić budowę dużego zakładu. Zupełnie inaczej wyglądałaby jednak ta sama sytuacja, gdyby z tej samej infrastruktury korzystały kolejne misje, firmy transportowe i operatorzy pojazdów.

Przeczytaj także:

Właśnie dlatego polski zespół ma oddzielnie analizować sytuację różnych uczestników przyszłej gospodarki. Dostawca energii, przedsiębiorstwo wydobywcze i operator transportu ponosiliby inne koszty oraz uzyskiwali przychody z różnych usług. Ważne będzie ustalenie, czy wspólna infrastruktura może ograniczyć ryzyko i sprawić, że cały łańcuch działalności stanie się rentowny.

Dla polskiego przemysłu kosmicznego tak naprawdę już sam udział w takim projekcie szalenie istotny. Dotychczas nasze przedsiębiorstwa kojarzono przede wszystkim z budową instrumentów naukowych, elektroniki, robotów i elementów satelitów. MIRORES pokazuje, że krajowe kompetencje mogą być wykorzystywane również do planowania przyszłych przedsięwzięć gospodarczych poza Ziemią.

*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI