Ο «κρυμμένος θησαυρός» της Σελήνης: Το πολύτιμο αέριο που βρίσκεται σε αφθονία και το ράλι εξαγωγής του

Ένα από τα πιο πολύτιμα περιουσιακά στοιχεία του Πανεπιστημίου του Λάνκαστερ στην Αγγλία αποθηκεύεται μέσα σε βαρέλια μπύρας. Αλλά δεν είναι κάποια από τις φοιτητικές παμπ.

Σε ένα προσεκτικά κλειδωμένο εργαστήριο, σειρές από μεταλλικά βαρέλια είναι τοποθετημένες σε ράφια και συνδεδεμένες μεταξύ τους με λεπτεπίλεπτους χάλκινους σωλήνες. Τα δοχεία δεν είναι γεμάτα με βραβευμένη μπύρα, αλλά με ένα αέριο που ονομάζεται ήλιο-3, ένα από τα πιο ακριβά υλικά στον κόσμο.

Ένα λίτρο κοστίζει περίπου 2.000 δολάρια, αν και η τιμή μπορεί να διακυμανθεί. «Το εργαστήριο λειτουργεί εδώ και περίπου 50 χρόνια. Τότε, το ήλιο ήταν αρκετά φθηνό», λέει στο BBC ο Ντίμα Ζμέεφ, ανώτερος λέκτορας. «Οι πολύ σοφοί προκάτοχοί μας έκαναν αποθεματικό».

Πού χρησιμοποιείται το ήλιο-3

Στο άμεσο μέλλον, περισσότεροι άνθρωποι ίσως θελήσουν να δημιουργήσουν τέτοια αποθέματα. Το ήλιο-3 έχει εφαρμογές στην κβαντική υπολογιστική και στη σύντηξη. Ωστόσο, η κύρια σημερινή πηγή του είναι αυστηρά ελεγχόμενη - προέρχεται από πυρηνικά όπλα. Συγκεκριμένα, από τη διάσπαση του τριτίου, μιας μορφής υδρογόνου, μέσα σε αυτά τα όπλα. Σε παγκόσμιο επίπεδο, δεκάδες χιλιάδες λίτρα ηλίου-3 πιθανότατα παράγονται με αυτόν τον τρόπο κάθε χρόνο, εκτιμά ο Ντέιβιντ ΜαΚόλουμ, διακεκριμένος επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge στο Τενεσί. Όμως η μελλοντική ζήτηση θα μπορούσε να ξεπεράσει κατά πολύ αυτή την προσφορά.

Ορισμένοι επιχειρηματίες και ερευνητές λένε ότι χρειάζονται νέες πηγές ηλίου-3. Υπάρχει στο έδαφος, αν και γενικά σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Ωστόσο, δείγματα σεληνιακής σκόνης, ή ρηγόλιθου, από τις αποστολές Apollo δείχνουν ότι μπορεί να υπάρχει εκεί σε σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις. Έτσι, έχουν ξεκινήσει σχέδια για την ανάκτησή του από τη Σελήνη.

Το ήλιο-3 είναι ισότοπο του ηλίου, που ορίζεται από τον αριθμό νετρονίων στον πυρήνα του ατόμου. Το ήλιο-4, με ένα επιπλέον νετρόνιο, είναι η συγκριτικά φθηνή εκδοχή - ένα αέριο που γεμίζει τα παιδικά μπαλόνια. Ο Ζμέεφ χρησιμοποιεί ήλιο-3 σε φυσικά πειράματα. Για παράδειγμα, γεμίζει μικροσκοπικούς θαλάμους με αυτό, σε ένα πρόγραμμα ανίχνευσης ενός μυστηριώδους σωματιδίου σκοτεινής ύλης. Αν ένα τέτοιο σωματίδιο χτυπήσει ένα από τα άτομα του ηλίου-3, θα τα κάνει όλα να «τρέμουν». Αυτό δημιουργεί θερμότητα και αυτή η μικρή αύξηση θερμοκρασίας μπορεί να μετρηθεί.

Το ήλιο-3 μπορεί να επαναχρησιμοποιείται ξανά και ξανά. Οι επιστήμονες αναμειγνύουν ήλιο-3 και ήλιο-4 μαζί σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες για να δημιουργήσουν τις χαμηλότερες θερμοκρασίες στο γνωστό σύμπαν, μέχρι την περιοχή των millikelvin (-273°C). Όταν τα άτομα ηλίου-3 διαχωρίζονται σταδιακά από ένα αραιό μείγμα των δύο ισοτόπων, σχηματίζουν ένα καθαρό στρώμα ηλίου-3 στην κορυφή. Αυτός ο διαχωρισμός είναι μια μεταβολή φάσης που καταναλώνει ενέργεια, προκαλώντας ψυκτικό αποτέλεσμα, όπως όταν εξατμίζεται ο ατμός από ένα φλιτζάνι ζεστό νερό. Η ψύξη με βάση το ήλιο-3, ή αλλιώς ψύξη αραίωσης, είναι κρίσιμη για τους κβαντικούς υπολογιστές. Και το ήλιο-3 θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί σε ορισμένους αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης για να παραχθούν κάποτε τεράστιες ποσότητες καθαρής ενέργειας.

Πώς στοχεύουν οι εταιρείες να εξάγουν από τη Σελήνη

Μια εταιρεία που σχεδιάζει την εξαγωγή ηλίου-3 από τη Σελήνη είναι η Interlune, με έδρα το Σιάτλ. «Τα τελευταία τέσσερα χρόνια αναπτύσσουμε, πρωτοτυποποιούμε και δοκιμάζουμε τεχνολογίες… Έχουμε μια ομάδα 30 ατόμων και αυξανόμαστε», λέει ο Ρομπ Μάγερσον, συνιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος. Ο Μάγερσον ήταν πρόεδρος της Blue Origin, της εταιρείας πυραύλων του Τζεφ Μπέζος, από το 2003 έως το 2018. Ένας από τους συνιδρυτές της Interlune είναι ο Χάρισον «Τζακ» Σμιτ, τώρα πάνω από 90 ετών, ο οποίος περπάτησε στη Σελήνη κατά την αποστολή Apollo 17. Έχει υποστηρίξει εδώ και καιρό την ανάκτηση ηλίου-3 από τον σεληνιακό ρηγόλιθο.

Η Interlune έχει δοκιμάσει μέρος του εξοπλισμού της σε παραβολικές πτήσεις, όπου ένα αεροπλάνο πετά σε μεγάλη καμπύλη για να προσομοιώσει συνθήκες μηδενικής βαρύτητας. Ο εξοπλισμός της εταιρείας θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε σεληνάκατο ήδη από το φθινόπωρο του 2027, λέει ο Μάγερσον. Στο τέλος, η Interlune στοχεύει να τοποθετήσει αυτόνομους εκσκαφείς ρηγόλιθου στη Σελήνη, οι οποίοι θα συλλέγουν τη σκόνη και θα την επεξεργάζονται. Η ιδέα είναι να θρυμματίζουν και να αναδεύουν τον ρηγόλιθο, απελευθερώνοντας το ήλιο-3 που περιέχεται σε αυτόν.

Κανείς δεν γνωρίζει με βεβαιότητα ποιες συγκεντρώσεις ηλίου-3 υπάρχουν στη Σελήνη. Ο Πολ Μπερκ, από το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής Johns Hopkins, λέει ότι τα δείγματα ρηγόλιθου από το Apollo ίσως έχασαν μέρος του ηλίου-3 κατά την επιστροφή τους στη Γη, αλλοιώνοντας την κατανόησή μας για το πόσο υπάρχει εκεί. Επιπλέον, ίσως να μην υπάρχουν τόσα «θερμά σημεία» ηλίου-3 όσο ελπίζεται, ή να βρίσκονται σε βάθη δύσκολα προσβάσιμα. «Είναι σημαντικό να καταλάβουμε πού βρίσκεται το ήλιο-3», λέει ο Μπερκ.

Όπως ανέφερε το Space News πέρυσι, οι σεληνιακές συγκεντρώσεις - ίσως μεταξύ λίγων μερών ανά δισεκατομμύριο (ppb) και άνω των 20 ppb - θα μπορούσαν να απαιτούν την εκσκαφή και επεξεργασία εκατοντάδων χιλιάδων τόνων ρηγόλιθου μόνο για να παραχθεί ένα κιλό ηλίου-3. Ένα «βουνό που μετακινείται», λέει ο Μπερκ. «Δεν αγνοούμε το γεγονός ότι πρέπει να επεξεργαστούμε τεράστιες ποσότητες ρηγόλιθου», λέει ο Μάγερσον. Είναι οικονομικά βιώσιμο το σχέδιο; «Έχουμε κάνει τους υπολογισμούς… για όλα όσα χρειαζόμαστε για να φτάσουμε στη Σελήνη, να εξάγουμε το [ήλιο-3] και να το φέρουμε πίσω στη Γη».

Μια άλλη αμερικανική εταιρεία, η Astrotech Corporation, έχει επίσης ανακοινώσει την πρόθεσή της να πάει στη Σελήνη. Στην περίπτωσή της, μέσω του πυραύλου Starship της SpaceX. Η Astrotech θα εξάγει ήλιο-3 από τον ρηγόλιθο θερμαίνοντάς τον. Ο Τόμ Πίκερνς, διευθύνων σύμβουλος και τεχνικός διευθυντής, λέει: «Όλα αυτά είναι δύσκολα». Σε προηγούμενες διαστημικές εφαρμογές, η εταιρεία του κατασκεύαζε φασματόμετρα μάζας, όργανα που αναγνωρίζουν υλικά όπως χημικά στοιχεία και μετρούν τις συγκεντρώσεις τους. Οι εργασίες συνεχίζονται πάνω σε ένα πρωτότυπο για εξαγωγή ηλίου-3 από τη Σελήνη και ο Πίκερνς εμφανίζεται αισιόδοξος: «Θα το δείτε». Η εταιρεία έχει «επτά ή οκτώ» άτομα που εργάζονται στο έργο, προσθέτει.

Τι εναλλακτικές υπάρχουν

Οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν τελικά να απαιτούν χιλιάδες λίτρα ηλίου-3, ανάλογα με τον σχεδιασμό τους, προτείνει ο ΜαΚόλουμ. Ο ίδιος και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν πρόσφατα μια μελέτη που εξετάζει τις ενεργειακές και υλικές απαιτήσεις αυτών των συσκευών. Αυτό σημαίνει ότι τα σεληνιακά έργα ηλίου-3 ήδη προσελκύουν ενδιαφέρον. Μια εταιρεία κβαντικών υπολογιστών με έδρα το Ελσίνκι έχει υπογράψει συμφωνία 300 εκατομμυρίων δολαρίων με την Interlune, για 10.000 λίτρα ηλίου-3 ετησίως από το 2028 έως το 2037.

Όμως υπάρχουν και εναλλακτικές. Ορισμένοι επιστήμονες εργάζονται σε μεθόδους ψύξης κβαντικών υπολογιστών που δεν βασίζονται τόσο έντονα στο ήλιο-3, επισημαίνει ο Ρίτσαρντ Ίστθερ από το Πανεπιστήμιο του Όκλαντ. Και οι «κυνηγοί» ηλίου-3 ίσως τελικά να μπορούν να ανακτήσουν χρήσιμες ποσότητες από τον φλοιό της Γης. Η Pulsar Helium, με έδρα την Πορτογαλία, διερευνά την παρουσία ηλίου-3 σε μια τοποθεσία στη Μινεσότα. Οι συγκεντρώσεις εκεί είναι γύρω στα 12 ppb, λέει ο Πίτερ Μπάρι, γεωχημικός στο Woods Hole Oceanographic Institution και επιστημονικός σύμβουλος της εταιρείας. Η συμβατική γεώτρηση θα μπορούσε ενδεχομένως να αποδώσει ήλιο-3 από το υπέδαφος εκεί, λέει, προσθέτοντας: «Η Μινεσότα είναι πολύ πιο εύκολο να προσεγγιστεί από τη Σελήνη».

Διαβάστε ακόμη

Νέα κλιμάκωση: Το Ιράν ανακοίνωσε ότι έκλεισε τα Στενά του Ορμούζ - «Το Ισραήλ παραβίασε τη συμφωνία»

Μεγάλη φωτιά τώρα στην Εύβοια: Καίγεται δάσος - Μήνυμα του 112 για εκκενώσεις

TikTok και μικρές επιχειρήσεις: Τα 7 μοιραία λάθη που «σκοτώνουν» τις πωλήσεις σας

Ο «κρυμμένος θησαυρός» της Σελήνης: Το πολύτιμο αέριο που βρίσκεται σε αφθονία και το ράλι εξαγωγής του