En 1986, los científicos del Instituto de Tecnología de la Fusión de la Universidad de Wisconsin estimaron que el «suelo» lunar, llamado regolito, contiene un millón de toneladas de helio-3 (3He), un material que podría utilizarse como combustible para producir energía por fusión nuclear. Según el estudio, su extracción sería una empresa rentable: la energía producida por el helio-3 sería 250 veces mayor que la necesaria para extraer este recurso de la Luna y transportarlo a la Tierra, donde las reservas lunares de helio-3 podrían abastecer las necesidades humanas durante siglos.
El análisis de los investigadores, basado en las muestras recogidas por las misiones Apolo, desató la fiebre por este nuevo oro lunar, que valdría miles de millones de dólares para quienes lo controlaran. Sin embargo, más de 30 años después, aún no se ha recogido ni un solo gramo, y hay quien dice que nunca se producirá, porque -según ellos- el helio-3 sólo ha servido para inflar un enorme globo de especulaciones infundadas.
La fusión nuclear de átomos ligeros, como los isótopos de hidrógeno deuterio (2H) y tritio (3H), se ha visto durante décadas como la fuente de energía del futuro, inagotable y mucho menos contaminante que la fisión de átomos pesados como el uranio. Sin embargo, el desarrollo tecnológico necesario para que sea una opción práctica y energéticamente eficiente aún mantiene ocupados a los investigadores, y no es una energía del todo limpia: la fusión de deuterio y tritio produce neutrones, partículas que causan contaminación radiactiva y que no pueden ser contenidas con campos electromagnéticos, ya que carecen de carga eléctrica.
En cambio, el helio-3 (un isótopo no radiactivo del gas utilizado para inflar los globos) ofrece notables ventajas: su fusión con el deuterio es más eficaz que la del deuterio-tritio y no libera neutrones sino protones, que pueden contenerse fácilmente gracias a su carga positiva. Además, es posible capturar su energía para producir electricidad directamente, sin necesidad de un proceso de calentamiento del agua para mover las turbinas, como en las actuales centrales de fisión nuclear.
Obstáculos principales
El problema es que el helio-3 es extremadamente escaso en la Tierra. Este isótopo procede sobre todo del viento solar, pero la Tierra está protegida bajo el escudo de su atmósfera y su campo magnético. En cambio, la Luna ha acumulado durante miles de millones de años una cantidad increíble de este material en su capa superficial, aunque en concentraciones tan bajas que sería necesario procesar enormes cantidades de regolito para recogerlo calentándolo a 600 °C. A esto se añadiría la dificultad y el coste de transportarlo a la Tierra.
A pesar de los grandes obstáculos, «puede haber algunas posibilidades de utilizar el helio-3 como combustible de segunda generación», dice a OpenMind el físico de la fusión John Wright, del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Sin embargo, para Wright, aún serán necesarias grandes mejoras en la tecnología de fusión «antes de que tengamos que preocuparnos por la extracción».
La principal objeción a la fusión con helio-3 la resume Frank Close, físico de la Universidad de Oxford. En 2007, Close escribió en la revista Physics World que «el deuterio reacciona hasta 100 veces más lentamente con el helio-3 que con el tritio», lo que requeriría temperaturas de fusión mucho más altas que en los reactores actuales. En la práctica, señaló Close, el deuterio tendería a fusionarse consigo mismo para formar tritio, que volvería a reaccionar con el deuterio como en la fusión convencional, produciendo neutrones. En resumen, Close etiquetó la idea de generar electricidad a partir del helio-3 lunar como luz de luna.
«El helio-3 no tiene ninguna relevancia para la fusión», subraya Close a OpenMind; «Nada ha cambiado en las leyes de la física desde mi artículo de 2007.» Aunque el físico cree que es posible que veamos el desarrollo de la minería lunar, «no tiene sentido ir a la Luna a por helio-3 si tu objetivo es hacer fusión»
Nuevas estrategias para la fusión
Sin embargo, las objeciones de Close se basan en los reactores de fusión convencionales, como el ITER, un proyecto internacional en construcción en Francia, que pesará tres veces más que la Torre Eiffel y alcanzará temperaturas de 150 millones de grados centígrados. Un diseño del mismo tipo para la fusión de helio requeriría temperaturas más altas y tamaños aún más enormes. Por tanto, se necesitan nuevas estrategias. «El reto es gestionar la cantidad de tritio que permanece en el plasma procedente de esas reacciones laterales para minimizar la producción de neutrones de deuterio-tritio», escribe Wright.
Y alguien lo ha hecho posible, aunque todavía sin un balance energético positivo. Gerald Kulcinski, director del Instituto de Tecnología de la Fusión de la Universidad de Wisconsin y uno de los autores de aquel estudio pionero de 1986, lleva décadas desarrollando la fusión con helio-3. «Es correcto que la energía necesaria para la fusión de deuterio-helio-3 es unas dos o tres veces mayor que para la de deuterio-tritio», dice Kulcinski a OpenMind.
El pequeño reactor desarrollado por el investigador consigue superar el obstáculo, minimizando la producción de neutrones y reduciendo su energía. Aún más prometedora, añade Kulcinski, es la fusión helio-3-helio-3, más complicada pero totalmente libre de neutrones. «Eso sí que cambiaría las reglas del juego, pero no estoy seguro de que lo vea en mi vida», concluye. Para el analista Thomas Simko, de la Universidad RMIT de Australia, «los reactores de fusión de helio probablemente no se desarrollarán hasta mediados de siglo, como muy pronto».
Pero incluso superando los escollos de la tecnología de fusión, aún quedaría el de la minería lunar. Sin embargo, Simko señala que probablemente veamos los primeros pasos exploratorios en los próximos años, de modo que «cuando se necesite helio-3, ya se sabrá dónde está y cómo extraerlo y entregarlo»
Primeros pasos para la minería lunar
De hecho, parece que estos primeros pasos ya están en marcha. Algunas agencias espaciales nacionales, así como diversas empresas privadas, tienen sus miras puestas en la minería lunar, a lo que se suma el interés de las potencias emergentes: la sonda china Chang’e 4, posada en la cara oculta de la Luna, podría incluir entre sus objetivos el rastreo preliminar de la presencia de helio-3, algo que también se ha dicho de la misión lunar Chandrayaan 2 que la India lanzará en abril.
Por su parte, la Agencia Espacial Europea ha firmado un contrato con varias empresas para estudiar la futura explotación de los recursos del regolito lunar para sostener una colonia habitada; en este caso, el helio-3 podría utilizarse para alimentar un reactor local, o incluso como combustible para naves espaciales impulsadas por fusión nuclear.
De hecho, muchos expertos ven este uso in situ de los recursos como una opción más realista. «No creo que haya mucho que ganar en la minería de la Luna y traerla a la Tierra», dice a OpenMind el geólogo planetario Paul Byrne, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. «Creo que es un uso mucho mejor de nuestro dinero, tiempo y creatividad utilizar los recursos lunares para apoyar a los humanos que viven en la Luna, y apoyar la futura exploración robótica y con tripulación a otras partes del Sistema Solar». En definitiva, con oro o sin él, parece que la fiebre lunar no da señales de remitir.
Javier Yanes
@yanes68