Hélium-3 z Mesiaca má byť „svätým grálom“ kozmického priemyslu

Ťažbou vzácnych surovín – a nehovoríme len o drahých kovoch – z vesmírnych telies slnečnej sústavy sa vážne zaoberá viacero firiem. Ide pritom o náročné vízie, ktoré sú v podstate všetky za hranicou našich súčasných technologických možností. Ale niektoré sú vzdialenejšie viac, iné takmer na dosah.

Hovorí sa, „bližšia košeľa ako kabát“. Prečo sa teda nezamerať skôr na naše najbližšie vesmírne teleso – Mesiac, namiesto plánov na ťažbu nerastov na asteroidoch? Tá má okrem mnohonásobne väčšej vzdialenosti aj ďalšiu nevýhodu – mikrogravitáciu na povrchu planétok.   

Mesiac môže byť zaujímavým cieľom pre ťažobné spoločnosti. Dvaja z niekdajších zamestnancov Blue Origin, bývalý prezident Rob Meyerson a hlavný architekt Gary Lai, založili spoločnosť Interlune, ktorá mieni extrahovať hélium-3 z mesačného povrchu, dopravovať ho na Zem a predávať ho tu. Spoločnosť funguje od roku 2022, ale pred pár dňami oznámila, že od investorov získala 15 miliónov dolárov.

Ťažbou hélia-3, ktoré je na Zemi extrémne vzácne a obmedzené, by Interlune mohla zmeniť pohľad na efektivitu ťažby zdrojov na Mesiaci. Ostáva však veľa nevyriešených otázok.

V prvom rade treba vyriešiť spôsob extrakcie plynu z lunárneho regolitu. Potom je potrebné zaistiť jeho pravidelnú dopravu na Zem, na čo dnes neexistujú žiadne prostriedky. Nakoniec musí na Zemi existovať veľký a trvalý trh pre tento stabilný izotop hélia. Ten dnes takisto neexistuje.

Hélium-3 (značka ³He, niekedy nazývané aj tralfium) je ľahší a mimoriadne zriedkavý izotop hélia. Tvorí asi 0,000 137 % hélia v prírode (na Zemi). Jeho jadro sa skladá z 2 protónov a 1 neutrónu. Ide, spolu s vodíkom-1, o jeden z dvoch stabilných nuklidov, ktoré majú v jadre viac protónov ako neutrónov.

Predstava atómu hélia-3

Hélium-3 je stabilný izotop hélia s dvoma protónmi a jedným neutrónom. Vzniká jadrovou fúziou na Slnku a prenáša sa slnečným vetrom. Zemská magnetosféra však tento prúd nabitých častíc (jadier hélia-3) spoľahlivo odchyľuje od planéty. Mesiac je však iný prípad. Nemá žiadnu magnetosféru, predpokladá sa preto, že jeho regolit obsahuje pomerne veľké množstvo hélia-3. Všetko je však relatívne.

Hélium-3 môže byť využiteľné ako palivo druhej generácie pre termonukleárne reaktory. „Drobným“ problémom však je, že zatiaľ žiadne fúzne elektrárne nemáme a nie sú ani vo výstavbe. Jedným z prototypov má byť experimentálny tokamak ITER, ktorý by sa mal stať predstupňom na komerčné využitie termonukleárnej fúzie v energetike. Aj jeho výstavba však pripomína „nekonečný príbeh“.

Hélium-3 sa na Zemi prirodzene prakticky nevyskytuje a existuje len vo veľmi obmedzenom množstve z testov jadrových zbraní, jadrových reaktorov a rádioaktívneho rozpadu. Jeden liter tohto plynu stojí niekoľko tisíc dolárov a americké ministerstvo energetiky sa snaží o jeho recykláciu.

Aj na Mesiaci je však ³He prítomné len vo veľmi malom množstve. Odhaduje sa, že 28 ppm (častíc na milión) mesačného regolitu tvorí hélium-4, teda „bežné“ hélium a koncentrácia hélia-3 je odhadovaná na 1 až 50 ppb (častíc na miliardu), čo pedstavuje 1 až 50 mg/t.

Harrison Hagan „Jack“ Schmitt počas misie Apollo 17 (1972) vŕta do povrchu Mesiaca

Na získanie praktického množstva hélia-3 bude potrebné spracovať nespočetné tony lunárneho regolitu. Z hľadiska dnešnej technologickej úrovne k tomu môžeme povedať to isté, čo platilo pred viac ako desaťročím:

V Interlune sú však optimisti. Ak chcete prilákať investorov, alebo nebodaj pracovať na samonaplňujúcom sa proroctve, inak to ani nejde. Rob Meyerson tvrdí, že Hélium-3 je jediný zdroj, ktorého cena je dostatočne vysoká na to, aby podporila cestu na Mesiac a jeho dopravu späť na Zem. Údajne už dnes existujú zákazníci, ktorí by si ho chceli kúpiť.

Podľa Meyersona v blízkej budúcnosti bude existovať značný dopyt po héliu-3 v supravodivom kvantovom výpočtovom priemysle a v segmente medicínskeho zobrazovania.

Interlune pracuje na demonštračnej misii v roku 2026, ktorá odoberie vzorku lunárneho regolitu, zmeria množstvo hélia-3 a potom sa pokúsi časť z neho extrahovať. Meyerson povedal, že táto misia bude pravdepodobne letieť na jednej z výprav Commercial Lunar Services Provider (poskytovateľa komerčných lunárnych služieb) NASA. Budeme sa tešiť, nech to dobre (a hlavne mäkko) dopadne.

Do roku 2030 chce firma začať komerčné dodávky hélia-3 pre zákazníkov. Prísun hélia-3 by mohli zabezpečiť spoločnosti SpaceX, alebo bývalá Meyersonova spoločnosť Blue Origin. Obidve firmy vyvíjajú pre program NASA Artemis opakovane použiteľné lunárne pristávacie moduly a dopravné systémy medzi obežnou dráhou Mesiaca a Zemou. Reálne výsledky však zatiaľ neexistujú, takže časový horizont v roku 2030 na komerčné dodávky hélia-3 z Mesiaca vyzerá krajne nepravdepodobný. Ale nechajme sa prekvapiť.