Hélium–3 a Holdról?

Egy néhány éve alapított cég nagy lelkesedéssel vágna bele a holdi hélium kitermelésébe. A helyzet azonban nem olyan rózsás, mint azt remélik.

A seattle-i székhelyű Interlune startup cég május elején jelentette be, hogy megállapodást kötöttek az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumával (DOE, Department of Energy), miszerint 2029-ig a Holdon gyűjtött hélium–3-at szállítanak a Földre. A sajtóközleményükben „történelminek” minősített megállapodás értelmében az Interlune-nak saját fejlesztésű eszközeikkel 3 liter hélium–3-at kell kinyernie a Hold felszínét borító anyagból, azt a Földre kell szállítania, és át kell adnia a DOE-nek és más felhasználóknak,

Az Interlune cég elképzelése szerinti, a Holdon hélium–3-at termelő telep, feldolgozó gépekkel, naperőművel, holdjárókkal és a héliumot a Földre szállító rakétákkal. (Fantáziakép: Interlune)

Az Interlune-t 2020-ban alapította Rob Meyerson és Gary Lai, akik korábban a Blue Originnél dolgoztak, de a cég munkatársai közé tartozik az Apollo–17 űrhajósa, Harrison Schmitt, az egyetlen geológus, aki valaha a Holdra lépett. A cég már 18 millió dollár fölötti befektetői tőkét gyűjtött össze. Terveik szerint a demonstrációs küldetést 2027-ben hajtanák végre, a kísérleti telepük pedig 2029-ben kezdhetne működni a Holdon. A sajtó az eseményről természetesen a hangzatos „holdi aranyláz” címmel tudósított, azt sugallva, hogy a Holdon bőségesen állnak rendelkezésre a kiaknázatlan erőforrások, kifosztásra várva. Nem biztos azonban, hogy a lelkesedés megalapozott, mert a holdi erőforrások talán nem is olyan „bőségesek”, ahogyan azt egyesek remélik.

A holdi erőforrások hasznosítása a tudományos célú és állami küldetések számára viszonylag rendezett ügy, a nagyléptékű, kereskedelmi célú kitermelés és hasznosítás azonban sokkal problematikusabb. (Arról, hogy a kitermelés a mai világűrjogi környezetben illegális, portálunkon is többször írtunk, például itt, bár úgy tűnik, ma már ez senkit sem zavar különösebben. Írtunk a vállalkozások gazdaságosságára vonatkozó kételyekről éppúgy, mint a működésüket még meg sem kezdő, máris csődbe menő cégekről, bár elsősorban a kisbolygók vonatkozásában. Maradt tehát a Hold, ahol a jogi helyzet korántsem mondható rendezettnek. – B.E.) Ami konkrétan a Holdat illeti, kitermelhető nyersanyagként elsősorban a hélium–3-at és a vizet szokták emlegetni, ám e két anyag mennyiségéről (a szó szoros értelmében is) csak felszínesek az ismereteink. Ami az elképzelt holdi állomásokat illeti, nem okozna nehézséget a napenergia hasznosítása, a regolit felhasználása építőanyagként vagy az oxigén kinyerése a holdtalajból. A He–3 esetében viszont sokkal zűrösebb a helyzet. A megalapozott lelkesedés helyett érdemesebb higgadtan számba venni, mit tudunk, és mit nem tudunk erről az anyagról, mert a tudományos ismeretek és a marketing között meglehetősen széles szakadék tátong.

A hélium–3 a nemesgáz könnyű izotópja (atommagját a két protonnal együtt csak egy neutron alkotja), amely a napszéllel érkezik a Hold felszínére. Hasznosításának hívei szerint az anyag majdani fúziós erőművek nyersanyaga lehet, a valóság azonban kijózanítóbbnak tűnik. Az Apollo- és a Luna-mintákon végzett mérések szerint a He–3 előfordulási gyakorisága a Holdon 2 ppb és 26 ppb (parts per billion, azaz milliárdod rész) között lehet, de az adatok nagyon bizonytalanok, közzétettek például olyan tanulmányt is, amely 81%-os hibahatárral adja meg a He–3 mennyiségét (4,2 ± 3,4 ppb).

Még a 26 ppb is nagyon csekély mennyiség. Akik arról írnak, hogy a He–3 „gyakori” a Holdon, azok arra gondolnak, hogy arányait tekintve sokkal gyakoribb, mint a Földön, ami persze igaz. A különböző méréseket és tanulmányok eredményeit összevetve azt állíthatjuk, hogy a Holdon összesen százezer és 1 millió tonna közötti He–3 lehet. Emellett valóban eltörpül a Föld egészének mindössze 100 kg-ra becsült He–3 készlete, és a holdbéli mennyiség elméletileg évszázadokon át képes lenne energiával ellátni az emberiséget, ha azt nyersanyagként a Földön működő deutérium – hélium–3 fúziós reaktorokban hasznosítanánk. Egy 1986-os tanulmányban közzétett becslés szerint a Hold He–3 készletét felhasználva 19 millió gigawatt-év elektromos energiát lehetne előállítani.

Ezek a becslések azonban spekulatív feltevéseken alapulnak, és a múlt század végének techno-optimista szemléletét tükrözik: az 1986-os tanulmány szerzői például úgy gondolták, hogy az energiatermelésre szolgáló, szabályozott héliumfúzió 2010-re megvalósul, noha ez máig sem történt meg. Egy 2021-es modell például optimista értékkel, a He–3 20 ppb gyakoriságával számol, a különböző tanulmányokban pedig jellemzően 50–75% közötti működési hatékonysággal számolnak, noha erre megalapozott becslést csak akkor lehetne tenni, ha ismernénk például a kitermelés költségeit, a feldolgozás hatékonyságát, az anyag Földre szállításának logisztikáját és költségeit, és egy sor más paramétert.

Mi a valóságos helyzet a holdi He–3 üzleti hasznosítását illetően? A bizonytalanságok és a hosszú megtérülési idő miatt a magáncégeket kevéssé érdekli a He–3 energiatermelésre történő hasznosítása, őket inkább a kísérleti célú, illetve a kvantumtechnológia területén történő felhasználás érdekli. Az Interlune első vevője például a Maybell Quantum vállalat, amelyik a He–3-at a kvantumeszközeik abszolút nulla fok közelébe történő hűtésére használná (a He–3 2,491 mK hőmérsékleten szuperfolyékonnyá válik). A jelenlegi hűtőrendszerekben csak néhányszor tíz liter He–3-at használnak, azonban az egyre nagyobb kvantumos rendszerek üzembe helyezése nyomán az igény több száz, vagy akár több ezer literre nőhet, bár az eszközök várható miniatürizálása mérsékelheti ezt az igényt.

További kulcsfontosságú tényező a He–3 földi ára, ez jelenleg kilogrammonként 20 millió dollár körül van. Mindezek alapján kijelenthető, hogy a He–3 valószínűleg sokkal inkább ígéretes hűtőanyag marad, semmint az energiatermelés nyersanyaga. Sőt akár az is előfordulhat, ha a kvantumtechnológiák fejlődésének tempója megelőzi a nukleáris energiatermelő technológiákét, hogy előbb fogy el a He–3 (amely nem megújuló erőforrás, a holdi hélium évmilliárdok alatt gyűlt össze!), mint ahogy az ipari léptékű fúziós energiatermelő reaktorok megvalósulnának. Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálatának (USGS, US Geological Survey) állásfoglalása is ezt tükrözi, mivel az ipari méretű fúziós energiatermelésre valószínűleg legalább 30 évet kell várni, egyelőre nem sürgős a hélium–3-at holdi erőforrássá minősíteni.

Kapcsolódó cikkek:
Kisbolygók helyett a Hold
Hold-vita
Máris belebuktak
Nemcsak illegális, gazdaságtalan is
Interplanetáris kapzsiság

Kapcsolódó linkek:
Holdi hélium-3: álom vagy realitás? (Space News)