1986-ban a Wisconsini Egyetem Fúziós Technológiai Intézetének tudósai úgy becsülték, hogy a holdi “talaj”, az úgynevezett regolit egymillió tonna hélium-3 (3He) anyagot tartalmaz, amely üzemanyagként felhasználható a magfúziós energiatermeléshez. A tanulmány szerint a kitermelése jövedelmező vállalkozás lenne: a hélium-3 által termelt energia 250-szer nagyobb lenne, mint amennyit ennek az erőforrásnak a Holdból való kitermelése és a Földre szállítása igényelne, ahol a holdi hélium-3 készletek évszázadokig elláthatnák az emberi szükségleteket.
A kutatóknak az Apollo-missziók által gyűjtött mintákon alapuló elemzése lázat váltott ki az új holdi arany iránt, amely dollármilliárdokat érne azoknak, akik ezt a nyersanyagot uralnák. Több mint 30 évvel később azonban még egyetlen grammot sem sikerült begyűjteni, és vannak, akik szerint ez soha nem fog megtörténni, mert – szerintük – a hélium-3 csak arra szolgált, hogy felfújja az alaptalan spekulációk hatalmas lufiját.
A könnyű atomok, például a deutérium (2H) és a trícium (3H) hidrogénizotópok magfúzióját évtizedek óta a jövő energiaforrásának tekintik, amely kimeríthetetlen és sokkal kevésbé szennyező, mint a nehéz atomok, például az urán hasadása. A gyakorlati és energiahatékony megoldáshoz szükséges technológiai fejlesztés azonban még mindig nem hagyja nyugodni a kutatókat, és nem is teljesen tiszta energia: a deutérium és a trícium fúziója neutronokat termel, olyan részecskéket, amelyek radioaktív szennyeződést okoznak, és amelyeket nem lehet elektromágneses mezőkkel megfékezni, mivel nincs elektromos töltésük.
Ezzel szemben a hélium-3 (a léggömbök felfújására használt gáz nem radioaktív izotópja) figyelemre méltó előnyöket kínál: a deutériummal való fúziója hatékonyabb, mint a deutérium-tríciumé, és nem neutronokat, hanem protonokat szabadít fel, amelyek pozitív töltésüknek köszönhetően könnyen megfékezhetők. Ráadásul energiáját közvetlenül villamosenergia-termelésre lehet hasznosítani, anélkül, hogy a turbinák mozgatásához vízmelegítésre lenne szükség, mint a jelenlegi maghasadási erőművekben.
Főbb akadályok
A probléma az, hogy a hélium-3 rendkívül kevés a Földön. Ez az izotóp főleg a napszélből származik, de a Földet védi a légköre és a mágneses mezeje pajzsa. Ezzel szemben a Hold évmilliárdok óta hihetetlen mennyiségű ilyen anyagot halmozott fel a felszíni rétegében, bár olyan alacsony koncentrációban, hogy hatalmas mennyiségű regolitot kellene feldolgozni ahhoz, hogy 600 °C-os hevítéssel kitermeljük. Ehhez jönne még a Földre szállításának nehézsége és költsége.
A nagy akadályok ellenére “lehet némi esély a hélium-3 második generációs üzemanyagként való felhasználására” – mondta John Wright, a Massachusetts Institute of Technology fúziós fizikusa az OpenMindnak. Wright szerint azonban a fúziós technológiában még hatalmas fejlesztésekre lesz szükség, “mielőtt a bányászat miatt aggódnunk kellene.”
A hélium-3-mal történő fúzióval szembeni legfőbb ellenérvet Frank Close, az Oxfordi Egyetem fizikusa foglalja össze. Close 2007-ben a Physics World című folyóiratban azt írta, hogy “a deutérium akár százszor lassabban reagál a hélium-3-mal, mint a tríciummal”, ami a jelenlegi reaktoroknál sokkal magasabb olvadási hőmérsékletet igényelne. A gyakorlatban, mutatott rá Close, a deutérium hajlamos lenne önmagával összeolvadni, hogy tríciumot képezzen, amely aztán a hagyományos fúzióhoz hasonlóan ismét reagálna a deutériummal, neutronokat termelve. Összefoglalva, Close holdi hélium-3-ból történő áramtermelés ötletét holdudvarnak bélyegezte.
“A hélium-3-nak nincs jelentősége a fúzió szempontjából” – hangsúlyozza Close az OpenMindnak; “Semmi sem változott a fizika törvényeiben a 2007-es cikkem óta”. Bár a fizikus lehetségesnek tartja a holdi bányászat fejlődését, “nincs értelme a Holdra menni hélium-3-ért, ha a cél a fúzió létrehozása.”
Új stratégiák a fúzióhoz
A Close ellenvetései azonban a hagyományos fúziós reaktorokra épülnek, például a Franciaországban épülő ITER nemzetközi projektre, amely háromszor olyan nehéz lesz, mint az Eiffel-torony, és 150 millió Celsius-fokos hőmérsékletet ér el. A héliumfúzióhoz hasonló konstrukció magasabb hőmérsékletet és még hatalmasabb méreteket igényelne. Ezért új stratégiákra van szükség. “A kihívást az jelenti, hogy az említett mellékreakciókból a plazmában maradó trícium mennyiségét úgy kell kezelni, hogy a deutérium-trícium neutrontermelés minimálisra csökkenjen” – írja Wright.
És valaki ezt lehetővé tette, bár még mindig pozitív energiamérleg nélkül. Gerald Kulcinski, a Wisconsini Egyetem Fúziós Technológiai Intézetének igazgatója és az 1986-os úttörő tanulmány egyik szerzője már évtizedek óta fejleszti a hélium-3 fúziót. “Igaz, hogy a deutérium-hélium-3 fúzióhoz szükséges energia körülbelül két-háromszor nagyobb, mint a deutérium-trícium fúzióhoz szükséges energia” – mondta Kulcinski az OpenMindnak.
A kutató által kifejlesztett kis reaktorban sikerül leküzdeni az akadályt, minimalizálva a neutronok keletkezését és csökkentve azok energiáját. Még ígéretesebb, teszi hozzá Kulcinski, a hélium-3-hélium-3 fúzió, amely bonyolultabb, de teljesen neutronmentes. “Ez valóban mindent megváltoztatna, de nem vagyok benne biztos, hogy még az én életemben látni fogom” – zárja. Thomas Simko, az ausztráliai RMIT Egyetem elemzője szerint “a héliumfúziós reaktorokat valószínűleg legkorábban az évszázad közepéig nem fogják kifejleszteni.”
De még a fúziós technológia buktatóit leküzdve is ott lenne a holdi bányászat. Simko azonban rámutat, hogy az első feltáró lépéseket valószínűleg az elkövetkező években láthatjuk majd, így “amikor a hélium-3-ra szükség lesz, már tudni fogjuk, hogy hol van, és hogyan lehet kitermelni és szállítani.”
A holdi bányászat első lépései
Sőt, úgy tűnik, hogy ezek az első lépések már meg is történtek. Néhány nemzeti űrügynökség, valamint különböző magáncégek is célba vették a holdi bányászatot, amihez jön még a feltörekvő hatalmak érdeklődése: a Hold rejtett oldalán állomásozó Csang’e 4 kínai szonda céljai között szerepelhet a hélium-3 jelenlétének előzetes nyomon követése, amit már a Chandrayaan 2 holdi küldetésről is elmondtak, amelyet India áprilisban indít.”
Az Európai Űrügynökség a maga részéről több céggel is szerződést kötött annak érdekében, hogy tanulmányozzák a holdi regolitkészletek jövőbeli kiaknázását egy lakott kolónia fenntartása érdekében; ebben az esetben a hélium-3-at egy helyi reaktor működtetésére, vagy akár nukleáris fúzióval működő űreszközök üzemanyagaként lehetne felhasználni.
Sőt, sok szakértő az erőforrásoknak ezt az in situ felhasználását tartja a reálisabb lehetőségnek. “Nem hiszem, hogy olyan sok haszna lenne annak, ha a Holdon bányásznánk, és visszahoznánk a Földre” – mondta Paul Byrne bolygógeológus az Észak-Karolinai Állami Egyetemről az OpenMindnak. “Szerintem sokkal jobban kihasználjuk a pénzünket, az időnket és a kreativitásunkat, ha a holdi erőforrásokat a Holdon élő emberek támogatására, valamint a Naprendszer más részeire irányuló jövőbeli robot- és legénységi felfedezések támogatására használjuk.” Röviden, arannyal vagy anélkül, úgy tűnik, hogy a holdi láz nem mutatja a csillapodás jeleit.
Javier Yanes
@yanes68
Javier Yanes
@yanes68