Главное богатство Луны — железо. Считается, что металлическое железо составляет до полпроцента состава лунного грунта. (По другим данным — 0,15—0,2 процента.) Ученые предполагают, что на Луне под влиянием корпускулярного излучения Солнца, содержащего ионы и атомы водорода и углерода, происходит естественный процесс восстановления железа из силикатных минералов. Недра нашего естественного спутника скрывают кроме того большие запасы алюминия, марганца, редких металлов. Есть тут титан, хром, кобальт, молибден, медь, никель, вольфрам, цирконий, свинец, уран. В качестве побочного продукта можно получать кислород. При затрате 75 киловатт установка весом в 8 тонн может дать в сутки 91 килограмм жидкого кислорода. Это много. Двенадцати лунным колонистам в месяц нужно для жизни всего около 350 килограмм кислорода. Химикам Римского университета удалось разработать процесс выделения газообразного кислорода из лунной породы. По сообщениям печати, переработка 20 килограммов грунта может дать столько кислорода, сколько требуется одному космонавту в течение суток. Монокристаллический кремний сверхвысокой чистоты очень пригодится для создания фотоэлементов солнечных батарей. К сожалению, в лунных породах мало воды (в астероидах ее содержание доходит до 20 процентов), калия, натрия.
Лунный грунт может дать неограниченное количество сырья для организации базальтового литья — весьма прочных строительных блоков, пустотелых кирпичей, химически стойких труб. Наконец, не подвергая лунный грунт никакой переработке, его можно просто спекать в строительные монолиты, нагревая до 800—900 градусов, а затем, после некоторой выдержки в нагретом состоянии, быстро охлаждая.
Для освоения богатств лунных недр эскизно спроектирована специальная опытная горнодобывающая установка, способная добывать до трех миллионов полезных ископаемых в год и эксплуатироваться в течение 30 лет. Эта установка состоит из экскаватора, десяти транспортеров, различного вспомогательного оборудования и автоматизированной системы управления. Собирать и пускать все механизмы должны люди, а потом присмотр за установкой можно будет поручить роботам, управляемым с Земли. При создании горнодобывающей установки применяется тот же план: от маленького — к большому; производительность ее будет возрастать постепенно с подключением новых и новых транспортеров. Поэтому потребление энергии в начале работ составит всего 8 тысяч киловатт, а после выхода установки на полную мощность вырастет до 930 тысяч киловатт. За 30 лет она должна добыть 16 миллионов тонн лунных пород.
Во всех этих весьма приблизительных эскизных проектах предусматривается невероятная — в сравнении с земными нормами — производительность труда. Например, специалисты космического центра НАСА им. Эймса подсчитали, что для обеспечения добычи и отправки с Луны миллиона тонн сырья и материалов в год потребуется труд примерно 150 лунных поселенцев. Это возможно лишь при предельной насыщенности всего производства всевозможной автоматикой.
Добытое сырье может, как уже упоминалось, отправляться в космос на орбитальные заводы с помощью электрических катапульт. Эти катапульты будут представлять собой мощные сверхпроводящие магниты с силой тока до 100 тысяч ампер. Длина разгонного участка приближается к трем километрам. Короче, это та самая электрическая пушка, которой так увлекались фантасты начала нашего века. Подсчитано, что стоимость транспортировки одного килограмма лунного сырья в космос не превысит одного доллара, что в несколько сот раз дешевле, если отправлять те же грузы ракетами. Другой проект предусматривает создание быстродействующей катапульты, «стреляющей» маленькими — около 4 килограммов — космическими посылками. За год она успеет «настрелять» 60 тысяч тонн. В другом проекте каждая лунная «посылка» весит больше — 22,7 килограмма. Устройство с магнитным приводом разгоняет ее по рельсовому пути длиной 3,6 километра и выбрасывает мешок в космическое пространство. Годовая производительность такой установки 544 тысячи тонн. Есть проекты, в которых лунное сырье разгоняется в кольцевой трассе, подобно тому как в ускорителях разгоняются элементарные частицы или ионы. Лунная посылка летит по баллистической траектории, а в районе орбитального завода захватывается специальной ловушкой. Такая ловушка, по мнению проектировщиков, должна представлять собою конструкцию в виде большой трубы диаметром около 40—50 метров или сети, рассчитанной на прием лунных «посылок» весом до 4,5 тонн. Очевидно, она должна стабилизироваться в пространстве с помощью ракетных двигателей. Двигатели будут нужны и потому, что каждая пойманная лунная «посылка» будет сдвигать ловушку с ее места, изменять ее космические координаты. Если попадание «посылки» не совпадает с центром масс ловушки, это приведет к ее закрутке, и следующая «посылка» может в нее не попасть. Наконец, двигатели нужны и для того, чтобы наполненную ловушку отбуксировать к космическому заводу. Когда наблюдаешь, как много снега просыпается с самосвала, работающего в паре со снегоуборочной машиной, невольно думаешь о всех сложностях работы находящейся в непрерывном движении системы «катапульта-ловушка», представляешь себе, сколько может «просыпаться» там, и начинаешь тревожиться о чистоте околоземного космического пространства.
Несмотря на энергетические преимущества создания внеземной индустрии в открытом космосе, существует немало проектов и лунных промышленных предприятий. Научно-исследовательский институт Луны и планет в техасском городе Хьюстоне проанализировал, какие же технологические процессы могут быть применены на Луне для переработки полученного сырья. Выяснилось, что наиболее эффективны будут гидрохимический и металлургический процессы. Рекомендован также электролиз кремниевых расплавов, карбохимический и кремнийтермический методы преобразования веществ и углеродно-хлорное восстановление, особенно эффективное для получения железа, алюминия и титана.
Еще в 1963 году советский специалист Э. Иодко предложил свою технологию добычи лунного железа. По его мнению, железо на Луне следует не плавить, а возгонять — переводить из твердого состояния в газообразное. В этом случае можно будет обойтись без водяного охлаждения, которое на Луне обойдется недешево. По мысли изобретателя, пары железа, проходя через шахту с кусками углеродистого материала, превратятся в смесь паров железа, углерода и угарного газа. В конденсаторе, соприкасаясь с холодной поверхностью бесконечного транспортера, железо и углерод перейдут в твердое состояние и осядут на транспортере, а угарный газ уйдет в «атмосферу» Луны. Регулируя температуру в шахте, можно повышать или понижать содержание углерода и, таким образом, получать сталь разных марок. «Производство металла в условиях глубочайшего вакуума Луны и других космических тел позволит готовить действительно неземные по прочности, пластичности и иным свойствам стали и сплавы, не содержащие газов и неметаллических включений, — пишет Э. Иодко. — По существу, неблагоприятные для металлургии условия мы имеем не на Луне, а на Земле с ее плотной и насыщенной кислородом атмосферой…
Луна и другие небесные тела, лишенные атмосферы, со временем смогут не только обеспечить нужды космических полетов в рядовых и высококачественных металлах, но станут снабжать своей металлургической продукцией Землю и другие планеты».
Английские металлурги из Бристольского университета подсчитали, что процесс восстановления железа на Луне пойдет в 500 000 раз интенсивнее, чем он идет сегодня на оснащенных передовой техникой металлургических заводах компании «Бритиш Стил корпорейшн».
Иные технологические рекомендации дает в своей книге «Космическая индустрия будущего» американец Краффт Эрике. По его мнению, в основу лунного производства должны быть положены подземные ядерные взрывы. Идея эта привлекательна уже потому, что в случае ее осуществления достойное применение находят наконец все и всякие ядерные боеголовки, накопленные в земных арсеналах. Подлунный взрыв может высвободить огромное количество кислорода: ядерный заряд в 100 килограммов может генерировать 10 тысяч тонн. Если откачать его из образовавшейся в недрах Луны полости достаточно быстро, в окружающих неокисленных породах останутся богатые металлические руды.