În 1986, oamenii de știință de la Institutul de Tehnologie de Fuziune de la Universitatea din Wisconsin au estimat că „solul” lunar, numit regolit, conține un milion de tone de heliu-3 (3He), un material care ar putea fi folosit ca și combustibil pentru a produce energie prin fuziune nucleară. Potrivit studiului, exploatarea acestuia ar fi o întreprindere profitabilă: energia produsă de heliu-3 ar fi de 250 de ori mai mare decât cea necesară pentru a extrage această resursă de pe Lună și a o transporta pe Pământ, unde rezervele lunare de heliu-3 ar putea satisface nevoile umane timp de secole.
Analizele cercetătorilor, bazate pe eșantioane colectate de misiunile Apollo, au declanșat o febră pentru acest nou aur lunar, care ar valora miliarde de dolari pentru cei care l-ar controla. Cu toate acestea, mai bine de 30 de ani mai târziu, nici măcar un gram nu a fost colectat până acum, iar unii spun că nu se va întâmpla niciodată, pentru că – potrivit acestora – heliu-3 nu a făcut decât să umfle un balon uriaș de speculații nefondate.
Fuziunea nucleară a atomilor ușori, cum ar fi izotopii de hidrogen deuteriu (2H) și tritiu (3H), este văzută de zeci de ani ca fiind sursa de energie a viitorului, inepuizabilă și mult mai puțin poluantă decât fisiunea atomilor grei, cum ar fi uraniul. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologică necesară pentru ca aceasta să devină o opțiune practică și eficientă din punct de vedere energetic încă îi ține ocupați pe cercetători, iar aceasta nu este o energie complet curată: fuziunea deuteriului și a tritiului produce neutroni, particule care provoacă contaminare radioactivă și care nu pot fi reținute cu ajutorul câmpurilor electromagnetice, deoarece nu au sarcină electrică.
În contrapondere, heliul-3 (un izotop ne-radioactiv al gazului folosit la umflarea baloanelor) oferă avantaje remarcabile: fuziunea sa cu deuteriul este mai eficientă decât cea cu deuteriu-tritiu și nu eliberează neutroni, ci protoni, care pot fi ușor reținuți datorită sarcinii lor pozitive. În plus, este posibilă captarea energiei sale pentru a produce direct electricitate, fără a fi nevoie de un proces de încălzire a apei pentru a pune în mișcare turbinele, ca în centralele actuale de fisiune nucleară.
Obstacole majore
Problema este că heliul-3 este extrem de rar pe Pământ. Acest izotop provine în cea mai mare parte din vântul solar, dar Pământul este protejat sub scutul atmosferei sale și al câmpului său magnetic. În schimb, Luna a acumulat timp de miliarde de ani o cantitate incredibilă din acest material în stratul său de suprafață, deși la concentrații atât de scăzute încât ar fi necesar să se prelucreze cantități enorme de regolit pentru a-l recolta prin încălzire la 600 °C. La aceasta s-ar adăuga dificultatea și costul de a-l transporta pe Pământ.
În ciuda obstacolelor majore, „ar putea exista unele șanse de a folosi heliu-3 ca și combustibil de a doua generație”, spune pentru OpenMind fizicianul de fuziune John Wright de la Massachusetts Institute of Technology. Cu toate acestea, pentru Wright, vor fi încă necesare îmbunătățiri vaste în tehnologia de fuziune „înainte de a ne face griji în privința exploatării miniere.”
Principala obiecție la fuziunea cu heliu-3 este rezumată de Frank Close, un fizician de la Universitatea din Oxford. În 2007, Close a scris în revista Physics World că „deuteriul reacționează de până la 100 de ori mai lent cu heliu-3 decât cu tritiu”, ceea ce ar necesita temperaturi de topire mult mai mari decât în reactoarele actuale. În practică, a subliniat Close, deuteriul ar avea tendința de a fuziona cu el însuși pentru a forma tritiu, care ar reacționa apoi din nou cu deuteriul ca în cazul fuziunii convenționale, producând neutroni. În concluzie, Close a catalogat ideea de a genera electricitate din helio-3 lunar drept „moonshine”.
„Heliu-3 nu are nicio relevanță pentru fuziune”, subliniază Close pentru OpenMind; „Nimic nu s-a schimbat în legile fizicii de la articolul meu din 2007”. Deși fizicianul crede că este posibil să asistăm la dezvoltarea exploatării miniere lunare, „nu are rost să mergi pe Lună pentru heliu-3 dacă scopul tău este să faci fuziune.”
Noi strategii pentru fuziune
Cu toate acestea, obiecțiile lui Close se bazează pe reactoarele de fuziune convenționale, cum ar fi ITER, un proiect internațional aflat în construcție în Franța, care va cântări de trei ori mai mult decât Turnul Eiffel și va atinge temperaturi de 150 de milioane de grade Celsius. Un proiect de același tip pentru fuziunea cu heliu ar necesita temperaturi mai ridicate și dimensiuni și mai masive. Prin urmare, sunt necesare noi strategii. „Provocarea constă în gestionarea cantității de tritiu care rămâne în plasmă din aceste reacții secundare pentru a minimiza producția de neutroni de deuteriu-tritiu”, scrie Wright.
Și cineva a făcut posibil acest lucru, deși încă fără un bilanț energetic pozitiv. Gerald Kulcinski, director al Institutului de Tehnologie a Fuziunii de la Universitatea din Wisconsin și unul dintre autorii acelui studiu de pionierat din 1986, a dezvoltat fuziunea cu heliu-3 timp de decenii. „Este corect că energia necesară pentru fuziunea deuteriu-heliu-3 este de aproximativ două-trei ori mai mare decât pentru deuteriu-tritiu”, spune Kulcinski pentru OpenMind.
Reactorul de mici dimensiuni dezvoltat de cercetător reușește să depășească acest obstacol, minimizând producția de neutroni și reducând energia acestora. Chiar mai promițătoare, adaugă Kulcinski, este fuziunea heliu-3-heliu-3, mai complicată, dar total lipsită de neutroni. „Aceasta ar fi cu adevărat o schimbare de joc, dar nu sunt sigur că voi vedea asta în timpul vieții mele”, conchide el. Pentru analistul Thomas Simko de la Universitatea RMIT din Australia, „reactoarele de fuziune cu heliu nu vor fi probabil dezvoltate până la jumătatea secolului trecut, cel mai devreme.”
Dar chiar și depășind piedicile tehnologiei de fuziune, ar mai rămâne cea a mineritului lunar. Cu toate acestea, Simko subliniază că, probabil, vom vedea primii pași de explorare în anii următori, astfel încât „atunci când va fi nevoie de heliu-3, se va ști deja unde se află și cum să îl extragem și să îl livrăm.”
Primii pași pentru mineritul lunar
De fapt, se pare că acești primii pași sunt deja în desfășurare. Unele agenții spațiale naționale, precum și diverse companii private au în vizor exploatarea minieră lunară, la care se adaugă interesul puterilor emergente: sonda chineză Chang’e 4, cocoțată pe partea ascunsă a Lunii, ar putea include printre obiectivele sale depistarea preliminară a prezenței heliului-3, lucru despre care s-a spus și despre misiunea lunară Chandrayaan 2 pe care India o va lansa în aprilie.
La rândul său, Agenția Spațială Europeană a semnat un contract cu mai multe companii pentru a studia viitoarea exploatare a resurselor de regolit lunar pentru a susține o colonie locuită; în acest caz, heliu-3 ar putea fi folosit pentru a alimenta un reactor local sau chiar ca și combustibil pentru nave spațiale alimentate prin fuziune nucleară.
De fapt, mulți experți văd această utilizare in situ a resurselor ca o opțiune mai realistă. „Nu cred că este atât de mult de câștigat în a exploata Luna și a o aduce pe Pământ”, a declarat pentru OpenMind geologul planetar Paul Byrne de la North Carolina State University. „Cred că este o utilizare mult mai bună a banilor, a timpului și a creativității noastre să folosim resursele lunare pentru a susține oamenii care trăiesc pe Lună și pentru a sprijini viitoarele explorări robotizate și cu echipaj în alte părți ale sistemului solar.” Pe scurt, cu aur sau fără el, se pare că febra lunară nu dă semne de diminuare.
Javier Yanes
@yanes68