Unul dintre cele mai valoroase active deținute de Universitatea Lancaster este depozitată în butoaie de bere, dar nu se află într-un bar. Într-un laborator cu grijă încuiat, rânduri de butoaie metalice sunt aranjate pe rafturi și legate între ele prin țevi subțiri de cupru. Recipientele nu sunt încărcate cu bere de calitate superioară, ci cu un gaz numit heliu-3, unul dintre cele mai scumpe materiale din lume. Un litru costă aproximativ 2.000 de dolari, deși prețul poate fluctua. Probele de praf lunar, sau regolit, provenite din misiunile Apollo sugerează că acesta ar putea fi prezent acolo în concentrații relativ mari. Prin urmare, acum se derulează planuri pentru recuperarea heliului-3 de pe Lună, scrie BBC News.
„Laboratorul funcționează de aproximativ 50 de ani. Pe atunci, heliul era destul de ieftin. Predecesorii noștri, foarte înțelepți, s-au aprovizionat”, spune Dima Zmeev, lector universitar.
În viitorul apropiat, tot mai mulți oameni ar putea încerca să acumuleze un astfel de stoc. Heliul-3 are aplicații în calculul cuantic și fuziunea nucleară. Cu toate acestea, principala sursă a acestuia în prezent este strict controlată: provine din armele nucleare. Mai exact, din dezintegrarea tritiului, o formă de hidrogen, din interiorul acestor arme.
În întreaga lume, este probabil ca zeci de mii de litri de heliu-3 să fie produși în acest mod în fiecare an, estimează David McCollum, distins om de știință la Laboratorul Național Oak Ridge din Tennessee. Însă cererea viitoare ar putea depăși cu mult această ofertă.
Unii antreprenori și cercetători spun că avem nevoie de noi surse de heliu-3. Acesta există în pământ, deși, în general, în concentrații foarte scăzute.
Totuși, probele de praf lunar, sau regolit, provenite din misiunile Apollo sugerează că acesta ar putea fi prezent acolo în concentrații relativ mari. Prin urmare, acum se derulează planuri pentru recuperarea heliului-3 de pe Lună.
Heliul-3 este un izotop al heliului, definit prin numărul de neutroni din nucleul atomului. Heliul-4, cu un neutron suplimentar, este versiunea relativ ieftină, un gaz care umple baloanele de petrecere pentru copii.
Zmeev folosește heliu-3 în experimente de fizică. De exemplu, el umple camere minuscule cu această substanță, într-un proiect de detectare a unui tip de particulă misterioasă de materie întunecată.
Dacă o astfel de particulă lovește unul dintre atomii de heliu-3, i-ar mișca pe toți. Acest lucru generează căldură, iar acea ușoară creștere a temperaturii poate fi măsurată.
Heliul-3 poate fi reutilizat iar și iar.
Oamenii de știință amestecă heliu-3 și heliu-4 la temperaturi foarte scăzute pentru a crea cele mai scăzute temperaturi din universul cunoscut, până la intervalul millikelvin (-273°C).
Când atomii de heliu-3 se separă treptat dintr-un amestec diluat care conține cei doi izotopi, aceștia formează un strat pur de heliu-3 deasupra. Această separare este o schimbare de fază care consumă energie, inducând un efect de răcire, similar cu evaporarea aburului dintr-o cană de apă fierbinte.
Răcirea pe bază de heliu-3, sau refrigerarea prin diluție, este crucială pentru computerele cuantice. Heliu-3 ar putea fi folosit și în unele reactoare de fuziune nucleară pentru a crea într-o zi cantități uriașe de energie curată.
O companie care intenționează să extragă heliu-3 de pe Lună este Interlune, cu sediul în Seattle.
„Am petrecut ultimii patru ani dezvoltând, prototipând și testând tehnologii. Avem o echipă de 30 de persoane și este în creștere”, spune Rob Meyerson, cofondator și director executiv. Meyerson a fost președinte al Blue Origin, compania de rachete a lui Jeff Bezos, între 2003 și 2018.
Unul dintre cofondatorii Interlune este Harrison „Jack” Schmitt, acum în vârstă de peste 90 de ani, care a pășit pe Lună în timpul misiunii Apollo 17. El a pledat de mult timp pentru obținerea de heliu-3 din regolitul lunar.
Interlune a testat o parte din echipamentele sale în timpul zborurilor parabolice, în care un avion zboară într-un arc mare pentru a simula gravitația zero. Kitul firmei ar putea fi integrat într-un modul de aselenizare încă din toamna anului 2027, spune Meyerson.
În cele din urmă, Interlune își propune să plaseze pe Lună excavatoare autonome, care să folosească regolit, pentru a colecta materialul pulverulent și a-l procesa. Ideea este de a zdrobi și amesteca regolitul, eliberând heliul-3 conținut în acesta.
Nimeni nu știe cu certitudine ce fel de concentrații de heliu-3 sunt prezente pe Lună.
Paul Burke, de la Laboratorul de Fizică Aplicată Johns Hopkins, spune că mostrele de regolit de la Apollo ar fi putut pierde o parte din heliul-3 la întoarcerea pe Pământ, ceea ce ne-ar fi denaturat înțelegerea cantității de heliu existentă.
În plus, este posibil să nu existe atât de multe focare de heliu-3 pe cât se spera sau acestea ar putea fi la adâncimi dificil de accesat.
„Este important să înțelegem unde se află heliul-3”, spune Burke.
După cum a relatat Space News anul trecut, concentrațiile lunare, probabil între câteva părți per miliard (ppb) și aproximativ 20 ppb, ar putea necesita excavarea și procesarea a sute de mii de tone de regolit doar pentru a obține un kilogram de heliu-3.
„O perspectivă care ar putea muta munții”, spune Burke.
„Nu ignorăm faptul că trebuie să procesăm cantități mari de regolit. Este planul rezonabil din punct de vedere economic? Am făcut calculele pentru tot ce ne trebuie pentru a ajunge pe Lună, a extrage heliul-3 și a-l aduce înapoi pe Pământ”, spune Meyerson.
O altă companie americană, Astrotech Corporation, și-a anunțat, de asemenea, intenția de a merge pe Lună. În cazul său, prin intermediul unei rachete SpaceX Starship. Astrotech ar extrage heliu-3 din regolit prin încălzirea acestuia. Tom Pickens, director executiv și director tehnic, spune că „totul este o provocare”.
În aplicațiile spațiale anterioare, compania sa a fabricat spectrometre de masă, instrumente care identifică materiale precum elementele chimice și măsoară concentrațiile acestora. Lucrările continuă la un prototip pentru extracția heliului-3 de pe Lună, iar Pickens este optimist.
„Compania are șapte sau opt persoane care lucrează la proiect, adaug”, spune el.
Calculatoarele cuantice ar putea necesita în cele din urmă mii de litri de heliu-3, în funcție de designul lor, sugerează McCollum. El și colegii săi au publicat recent o lucrare care analizează necesarul de energie și resurse al acestor dispozitive.
Aceasta înseamnă că proiectele lunare de heliu-3 atrag deja interes. Compania de calcul cuantic cu sediul la Helsinki a semnat un acord de 300 de milioane de dolari cu Interlune, pentru 10.000 de litri de heliu-3 anual, între 2028 și 2037.
Există însă alternative. De exemplu, unii oameni de știință lucrează la metode de răcire a computerelor cuantice care nu se bazează atât de mult pe heliu-3, subliniază Richard Easther de la Universitatea din Auckland.
Și vânătorii de heliu-3 ar putea, până la urmă, să recupereze volume utile de heliu din scoarța terestră. Pulsar Helium, cu sediul în Portugalia, investighează prezența heliului-3 într-un sit din Minnesota.
Concentrațiile de acolo sunt de aproximativ 12 ppb, spune Peter Barry, geochimist la Institutul Oceanografic Woods Hole și consilier științific al companiei.
Forajul convențional ar putea produce heliu-3 din pământ acolo, spune el, adăugând: „Minnesota este mult mai ușor de accesat decât Luna”.
Ştiri video recomandate
