Идея создания городов на Луне вновь набирает популярность, однако новое исследование ставит под сомнение её практическую реализуемость. Учёные Мартин Элвис из Смитсоновской астрофизической обсерватории при Центре астрофизики Гарварда и Смитсоновского института и Джонатан Макдауэлл из Космического исследовательского центра Даремского университета в Великобритании опубликовали работу в журнале Frontiers in Space Technologies под названием «Никаких городов на Луне: миллиарда тонн воды недостаточно для устойчивости». По их мнению, запасы водяного льда на спутнике Земли не способны обеспечить долгосрочное существование крупных поселений.
В основе любых планов колонизации Луны лежит вода, и именно её доступность вызывает главные вопросы. Основные залежи льда сосредоточены в постоянно затенённых областях — кратерах вблизи полюсов, где древний лёд не подвергается воздействию солнечного тепла. Другие отложения, например в реголите, не являются богатыми источниками и сложны для добычи. Как отмечают авторы, Луну площадью 37,93 млн кв. км, что примерно на 50% больше Северной Америки (24,71 млн кв. км), часто называют «восьмым континентом», а её ресурсы — неисчерпаемыми, что создаёт ложное впечатление отсутствия ограничений для промышленности и поселений.
В работе рассматриваются планы миллиардеров, в частности Джеффа Безоса, предлагающего перенести тяжёлую промышленность на Луну, и Илона Маска, говорящего о самодостаточных растущих городах. Учёные подсчитали, что для значимого влияния на земную экономику потребуется поселение численностью около 80 млн человек, то есть примерно 1% населения Земли. Однако расчёты показывают, что даже при щадящем сценарии потребления воды такие амбиции неосуществимы. Энергетическая проблема, по мнению исследователей, решаема: солнечные панели на освещённых краях полярных кратеров или ядерные источники способны обеспечить энергией миллион человек, а для нескольких миллионов потребуется термоядерная энергетика. Главным ограничителем остаётся вода.
Оценки запасов льда в недрах Луны сильно расходятся. Например, для кратера Шеклтон диаметром 21 км у южного полюса исследование 2007 года давало диапазон от 1,6 до 4,5 млн тонн водяного льда. В качестве щедрой базовой величины авторы приняли один миллиард тонн воды в постоянно затенённых регионах, хотя реальная извлекаемая доля станет известна только после изучения того, как лёд смешан с реголитом. Для сравнения: на Земле запасы воды составляют около 1,4 млрд млрд тонн. Если исходить из личного потребления в 125 тонн на человека в год, как в США, и значительно больших объёмов на выращивание пищи — от 730 до 1825 тонн в год на человека, — то город на миллион жителей исчерпает миллиард тонн всего за 2,4 года.
Ситуацию меняет рециркуляция воды. Международная космическая станция к 2023 году достигла 94% эффективности переработки, а затем повысила её до 98%, что сократило потери втрое. При 94% миллиард тонн воды для миллиона человек закончится за 40 лет, при 98% — за 100 лет. Столетний срок авторы считают недостаточным для устойчивого долгосрочного поселения, но город на 100 тыс. человек при той же эффективности просуществует около 1000 лет, что уже можно назвать устойчивым. Наиболее вероятным сценарием учёные видят «Лунную деревню» с населением около 1000 человек, сопоставимым с зимовочной популяцией исследователей в Антарктиде, — тогда воду можно расходовать относительно свободно. При достижении 100 тыс. человек потребуется осторожность.
Среди возможных решений — снижение потребления мяса, импорт воды с богатых льдом астероидов или поиск подземных резервуаров. Удвоение доступных запасов воды удвоило бы срок существования поселений, однако вопрос о том, насколько легко извлечь такие ресурсы, остаётся открытым. По словам Мартина Элвиса, если амбициозные планы космических миллиардеров когда-либо будут реализованы, поиск дополнительной воды станет первым шагом. Авторы подчёркивают необходимость планирования, управления и регулирования использования лунной воды вместо принципа «первый пришёл — первый воспользовался».