I 1986 anslog forskere fra Institute of Fusion Technology ved University of Wisconsin, at månens “jord”, kaldet regolit, indeholder en million tons helium-3 (3He), et materiale, der kan bruges som brændstof til at producere energi ved kernefusion. Ifølge undersøgelsen ville det være et rentabelt foretagende at udvinde det: den energi, der produceres af helium-3, ville være 250 gange større end den energi, der er nødvendig for at udvinde denne ressource fra Månen og transportere den til Jorden, hvor månens reserver af helium-3 kunne dække menneskets behov i århundreder.
Forskerens analyse, der er baseret på prøver indsamlet af Apollo-missionerne, udløste en feber for dette nye måneguld, som ville være milliarder af dollars værd for dem, der kontrollerede det. Men mere end 30 år senere er der endnu ikke indsamlet et eneste gram, og der er dem, der siger, at det aldrig vil ske, fordi – ifølge dem – helium-3 kun har tjent til at puste en enorm ballon af ubegrundede spekulationer op.
Kernefusionen af lette atomer, såsom brintisotoperne deuterium (2H) og tritium (3H), er i årtier blevet betragtet som fremtidens energikilde, uudtømmelig og langt mindre forurenende end fission af tunge atomer såsom uran. Den teknologiske udvikling, der er nødvendig for at gøre den til en praktisk og energieffektiv løsning, holder dog stadig forskerne i gang, og det er ikke en helt ren energi: fusionen af deuterium og tritium producerer neutroner, partikler, der forårsager radioaktiv forurening, og som ikke kan inddæmmes med elektromagnetiske felter, da de ikke har nogen elektrisk ladning.
Derimod har helium-3 (en ikke-radioaktiv isotop af den gas, der bruges til at puste balloner op med) bemærkelsesværdige fordele: dets fusion med deuterium er mere effektiv end deuterium-tritium og frigør ikke neutroner, men protoner, som let kan inddæmmes takket være deres positive ladning. Desuden er det muligt at opfange dets energi til direkte elproduktion uden at skulle opvarme vandet for at sætte turbiner i gang, som det er tilfældet i de nuværende kernefissionsanlæg.
Større hindringer
Problemet er, at helium-3 er yderst sparsomt på Jorden. Denne isotop kommer hovedsagelig fra solvinden, men Jorden er beskyttet af atmosfærens og dens magnetfelts skjold. I modsætning hertil har Månen i milliarder af år akkumuleret en utrolig mængde af dette materiale i sit overfladelag, om end i så lave koncentrationer, at det ville være nødvendigt at bearbejde enorme mængder regolit for at høste det ved at opvarme det til 600 °C. Hertil kommer vanskelighederne og omkostningerne ved at transportere det til Jorden.
På trods af de store forhindringer “kan der være nogle muligheder for at bruge helium-3 som andengenerationsbrændstof”, siger fusionsfysiker John Wright fra Massachusetts Institute of Technology til OpenMind. Men for Wright vil der stadig være behov for store forbedringer af fusionsteknologien, “før vi behøver at bekymre os om minedrift.”
Den største indvending mod fusion med helium-3 opsummeres af Frank Close, fysiker fra University of Oxford. I 2007 skrev Close i tidsskriftet Physics World, at “deuterium reagerer op til 100 gange langsommere med helium-3 end det gør med tritium”, hvilket ville kræve meget højere smeltetemperaturer end i de nuværende reaktorer. I praksis, påpegede Close, ville deuterium have en tendens til at fusionere med sig selv for at danne tritium, som så igen ville reagere med deuterium som ved konventionel fusion og producere neutroner. Sammenfattende betegner Close ideen om at generere elektricitet fra helio-3 fra månens helio-3 som moonshine.
“Helium-3 har ingen relevans for fusion,” understreger Close over for OpenMind; “Intet har ændret sig i fysikkens love siden min artikel fra 2007.” Selv om fysikeren mener, at det er muligt for os at se udviklingen af minedrift på månen, “giver det ingen mening at tage til månen efter helium-3, hvis dit mål er at lave fusion.”
Nye strategier for fusion
Close’s indvendinger er imidlertid baseret på konventionelle fusionsreaktorer, såsom ITER, et internationalt projekt under opførelse i Frankrig, som vil veje tre gange så meget som Eiffeltårnet og nå temperaturer på 150 millioner grader celsius. Et design af samme type til heliumfusion ville kræve højere temperaturer og endnu mere massive størrelser. Derfor er der behov for nye strategier. “Udfordringen er at styre mængden af tritium, der forbliver i plasmaet fra disse sidereaktioner, for at minimere deuterium-tritium-neutronproduktionen”, skriver Wright.
Og nogen har gjort det muligt, om end stadig uden en positiv energibalance. Gerald Kulcinski, der er direktør for Institute of Fusion Technology ved University of Wisconsin og en af forfatterne til den banebrydende undersøgelse fra 1986, har i årtier arbejdet på at udvikle fusion med helium-3. “Det er korrekt, at den energi, der kræves for deuterium-helium-3-fusion, er omkring to til tre gange højere end for deuterium-tritium”, siger Kulcinski til OpenMind.
Den lille reaktor, som forskeren har udviklet, formår at overvinde forhindringen, idet den minimerer produktionen af neutroner og reducerer deres energi. Endnu mere lovende, tilføjer Kulcinski, er helium-3-helium-3-fusionen, der er mere kompliceret, men helt uden neutroner. “Det ville virkelig være en game changer, men jeg er ikke sikker på, at jeg kommer til at se det i min levetid”, slutter han. For analytikeren Thomas Simko fra RMIT University i Australien “vil heliumfusionsreaktorer sandsynligvis ikke blive udviklet før tidligst i midten af århundredet.”
Men selv om man overvinder de snublesten, som fusionsteknologien udgør, vil der stadig være den med minedrift på månen. Simko påpeger dog, at vi sandsynligvis vil se de første udforskningsskridt i de kommende år, så “når der er brug for helium-3, vil man allerede vide, hvor det er, og hvordan det kan udvindes og leveres.”
Første skridt til månemineminedrift
Det ser faktisk ud til, at disse første skridt allerede er på vej. Nogle nationale rumfartsorganisationer og forskellige private virksomheder har sat sig for at udvinde miner fra månen, og dertil kommer de nye stormagters interesse: Den kinesiske sonde Chang’e 4, der befinder sig på Månens skjulte side, kunne blandt sine mål have den foreløbige sporing af tilstedeværelsen af helium-3, hvilket også er blevet sagt om den månemission Chandrayaan 2, som Indien vil opsende i april.
Den Europæiske Rumorganisation har på sin side underskrevet en kontrakt med flere virksomheder med henblik på at undersøge den fremtidige udnyttelse af ressourcerne i månens regolit til støtte for en beboet koloni; i dette tilfælde kunne helium-3 anvendes til at drive en lokal reaktor eller endog som brændstof til rumfartøjer, der drives af kernefusion.
Faktisk ser mange eksperter denne in situ-anvendelse af ressourcerne som en mere realistisk mulighed. “Jeg tror ikke, at der er så meget at vinde ved at udvinde miner på Månen og bringe dem tilbage til Jorden,” siger planetgeolog Paul Byrne fra North Carolina State University til OpenMind. “Jeg mener, at det er en langt bedre udnyttelse af vores penge, tid og kreativitet at bruge månens ressourcer til at støtte mennesker, der bor på Månen, og til at støtte fremtidig udforskning med robotter og besætning til andre dele af Solsystemet.” Kort sagt, med eller uden guld, ser det ud til, at månefeberen ikke viser nogen tegn på at aftage.
Javier Yanes
@yanes68