Księżyc kluczem do rewolucji w energetyce. Jest jednak haczyk

Księżyc, nasz najbliższy kosmiczny sąsiad, od dawna fascynuje naukowców i inżynierów. Jednak oprócz badań geologicznych i eksploracji kosmosu, Księżyc może stać się kluczowym źródłem energii dla przyszłych pokoleń. Chodzi o izotop helu-3 (He-3), który może zrewolucjonizować energetykę i podróże kosmiczne. Jest jednak haczyk, a nawet kilka.

Hel-3 skarb z kosmosu, który zrewolucjonizuje Ziemię?

Hel-3 to rzadki izotop helu, który na Ziemi występuje w śladowych ilościach. Szacuje się, że na naszej planecie jest go zaledwie kilka ton. Na Księżycu sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Naukowcy oceniają, że w regolicie, czyli w warstwie pyłu i skał pokrywającej powierzchnię Księżyca) może znajdować się od 500 tysięcy do nawet 2,5 miliona ton helu-3. Ta ogromna ilość jest wynikiem miliardów lat bombardowania Księżyca przez wiatr słoneczny, który zawiera ten cenny izotop.

Pozyskanie helu-3 z Księżyca nie byłoby jednak proste. Cała procedura wymaga zaawansowanych technologii, ale jest to jak najbardziej możliwe do realizacji. Najpierw konieczne byłoby wydobycie regolitu w dużych ilościach, by cały proces był opłacalny. Można to zrobić za pomocą specjalnych maszyn górniczych, które byłyby w stanie przetwarzać duże ilości materiału.

Następnie należałoby dokonać ekstrakcji izotopu z wydobytego regolitu. W tym celu należałoby go podgrzać do temperatury około 700 stopni Celsjusza. Później uzyskany hel-3 musiałby zostać skroplony i przechowywany w specjalnych zbiornikach, a następnie przetransportowany na Ziemię lub do innych miejsc w kosmosie.

Czytaj dalej poniżej

ESA odkrywa karty. Oto pierwszy europejski lądownik Patryk Łobaza

Niesamowite struktury na Marsie. Wiemy, co je spowodowało Jakub Szczęsny

Hel-3 jest teoretycznie atrakcyjnym paliwem do reaktorów termojądrowych ze względu na stosunkowo czystą reakcję fuzji. W przeciwieństwie do obecnie najbardziej rozwijanego cyklu deuter-tryt, reakcja helu-3 z deuterem nie generuje bezpośrednio neutronów, co znacząco redukuje problem aktywacji materiałów reaktora. Jednak proces ten nie jest całkowicie wolny od emisji neutronów – reakcje uboczne oraz ewentualne oddziaływanie deuteru z samym sobą mogą prowadzić do ich powstawania.

Teoretycznie energia uzyskana w wyniku tej reakcji mogłaby być wykorzystana do zasilania miast, przemysłu czy nawet statków kosmicznych. Niemniej jednak obecnie nie istnieją działające reaktory termojądrowe zdolne do efektywnej realizacji tej reakcji w warunkach komercyjnych. Fuzja helu-3 wymaga znacznie wyższych temperatur niż reakcja deuter-tryt, co stanowi poważne wyzwanie technologiczne.

Jeszcze jest za wcześnie. Na rewolucję będziemy musieli długo poczekać

Mimo ogromnego potencjału, wykorzystanie helu-3 z Księżyca wiąże się z wieloma wyzwaniami. Przede wszystkim konieczne są ogromne inwestycje w technologie górnicze, transport kosmiczny oraz reaktory fuzyjne. Ponadto, międzynarodowa współpraca będzie kluczowa, aby uniknąć konfliktów związanych z eksploatacją księżycowych zasobów.

Co więcej, koncepcja wykorzystania helu-3 jako paliwa rakietowego jest w obecnym stanie wiedzy mało realistyczna. Reakcje termojądrowe wymagają ekstremalnych temperatur i zaawansowanych układów do podtrzymania plazmy, co wyklucza ich zastosowanie w tradycyjnych silnikach rakietowych.

Jednak korzyści mogą przewyższyć koszty. Hel-3 mógłby stać się czystym i niemal niewyczerpalnym źródłem energii, które zaspokoiłoby potrzeby energetyczne ludzkości na tysiące lat. Księżyc, zamiast być jedynie celem eksploracji, mógłby stać się kluczowym elementem naszej kosmicznej infrastruktury.

Aktualnie najbliżej do realizacji marzenia o reaktorach fuzyjnych są Chiny, które od lat rozwijają tę technologię. Niedawno udało im się pobić kolejny rekord. Ich eksperymentalny tokamak EAST utrzymał stabilną plazmę w trybie wysokiego uwięzienia przez rekordowe 1066 sekund, bijąc swój poprzedni rekord z 2023 roku, który wynosił 403 sekundy.