Proč chtějí všechny velmoci na Měsíc? Lákadlem je helium-3

Řada světových velmocí v posledních letech oznámila, že se hodlají vrátit zpět na Měsíc – a v ideálním případě už tam zůstat. Jedním z hlavních lákadel, která se tam dají najít, je látka jménem helium-3. Její potenciál změnit svět je výjimečný, dala by se totiž využít pro jadernou fúzi.

Vize měsíční základny
Zdroj: Contour Crafting

To, že se v měsíční půdě nachází asi milion tun látky helium-3, víme už od roku 1986, kdy vyšla studie vědců z Institute of Fusion Technology na Wisconsinské univerzitě. Podle této práce je navíc v této látce tolik energie, že by se těžba i transport na Zemi vyplatily 250násobně – a helium-3 by mohlo lidstvo elektřinou zásobovat po celá staletí. 

Tato slavná analýza vycházela z rozboru vzorků měsíční horniny, kterou na Měsíci odebraly mise Apollo. Už tehdy se psalo o nové zlaté horečce, která by měla rozpoutat mezi velmocemi závod o energetický zdroj budoucnosti. Jenže 30 let od té doby stále nikdo z Měsíce nezískal ani gram této „zázračné“ substance. A dokonce existují i vědci, kteří tvrdí, že se to nikdy nestane, protože celý příběh s heliem-3 je jen pořádně nafouknutá bublina.

Jaderná fúze lehkých atomů, jako jsou například izotopy vodíku deuterium (2H )a tritium (3H), byla už desetiletí pokládána za energetický zdroj budoucnosti; v podstatě nevyčerpatelný a bez jakýchkoliv zplodin. A také by po ní zbylo méně odpadu než po materiálech používaných v jaderných elektrárnách. Problém je, že výzkum v tomto oboru zatím příliš nepokročil a brání mu ještě jeden fakt: nejde o úplně čistou energii – fúze deuteria nebo tritia totiž vede ke vzniku neutronů, tedy radioaktivních částic, které se nedají zadržet elektromagnetickými poli, chybí jim totiž elektrický náboj.

Oproti těmto možnostem je helium-3 mnohem výhodnější. Jeho fúze s deuteriem je mnohem účinnější než fúze deuteria s tritiem, a navíc při ní nevznikají neutrony, ale protony, které se díky jejich pozitivnímu elektrickému náboji dají zachytit snadno. A navíc, je teoreticky možné takto vytvořenou energii zachytit přímo, aniž by bylo nutné jít cestou přes turbíny.

Cesta plná překážek

Největším problémem s heliem-3 je to, jak nedostatkové zboží to na Zemi je. Tento izotop pochází nejčastěji ze slunečního větru; jenže Zemi před ním chrání její atmosféra a magnetické pole, proto se tyto částice k povrchu téměř nedostanou. Měsíc ale vzduch nemá a jeho magnetické pole je velice slabé; díky tomu se na něm nahromadilo obrovské množství helia-3.

Bohužel pro lidstvo ve velmi malých koncentracích, které by se jen těžko získávaly. Bylo by potřeba regolit, jak se měsíční hornina označuje, ohřát na přibližně 600 stupňů Celsia – což by při ceně za dopravu na oběžnou dráhu bylo v současnosti prakticky nemožné. Podle experta na fúzní fyziku Johna Wrighta z univerzity MIT by se ale dalo použít helium-3 v budoucnosti; nicméně až po dlouhém a velmi intenzivním výzkumu. Webu OpenMind tento vědec řekl, že by se o této látce dalo uvažovat jako o palivu druhé generace.

Navazuje v tom na úvahy oxfordského fyzika Franka Closeho z roku 2007. Ten v odborném časopise Physics World popsal, že z technických důvodů se helium-3 pro fúzi vlastně vůbec nehodí. A trvá na tom dodnes: „Helium-3 nemá pro fúzi žádný význam, na fyzikálních zákonech se od roku 2007 nic nezměnilo.“ Vydávat se na Měsíc jen kvůli heliu-3 pro fúzi podle něj nedává smysl.

Není fúze jako fúze

Jeho námitky jsou zcela logické a platí pro klasickou fúzi, která bude probíhat v reaktoru projektu ITER. Tento obří termonukleární reaktor, jenž je budován ve francouzském městě Cadarache, váží třikrát tolik co Eiffelova věž. „Bude z nejlepších izolačních materiálů, jaké kdy člověk vytvořil, protože musí vydržet teploty přesahující 150 milionů stupňů Celsia,“ zní popis projektu. Pokud by se stejná technologie měla dát použít také pro fúzi helia-3, musela by vzniknout ještě větší, a tedy i dražší stavba schopná odolávat ještě vyšším teplotám.

Aby mohla fúze helia-3 fungovat, musel by vzniknout zcela nový přístup, který by šel na věc úplně jinou cestou. A přesně na tom pracuje už desítky let fyzik Gerald Kulcinski, ředitel Institute of Fusion Technology na Wisconsinské univerzitě.

Podílel se už na první výše zmíněné studii z roku 1986 a ve výzkumu pokračuje dodnes. Vytvořil drobný reaktor, který dokázal řadu negativních vlastností klasického přístupu obejít, ale jiné problémy zatím nevyřešil. 

Ani další analytici nejsou optimističtí – v celém procesu je doposud velké množství neznámých, takže není pravděpodobné, že by k nějakému průlomu došlo před polovinou tohoto století.

Kdo míří na Měsíc?

Což ale docela hraje do karet měsíčnímu průzkumu. Po zdrojích Měsíce začne v dalších letech pátrat rovnou několik misí – evropská, čínská nebo izraelská. Takže v době, kdy se začne ukazovat, jak se dá fúze helia-3 zprovoznit, už budou vědci vědět velmi dobře, kde jsou na Měsíci jak velké zásoby i jak se dají získat.

Například čínská sonda Čchang-e 4, která přistála letos v lednu na odvrácené straně Měsíce, měla jednoznačný úkol: zkoumat strukturu a minerální složení terénu. Podle agentury Bloomberg to znamená i pátrání po heliu-3. A podobný úkol má mít také indická sonda Chandrayaan-2, která k Měsíci odstaruje letos v dubnu.

Pozadu nechce zůstat ani Evropská kosmická agentura: ta uzavřela podle webu PTScientists kontakty se společnostmi, jež by měly pomoci s misí ISRU. A ta by měla na Měsíci také pátrat po tom, jak využít tamní regolit pro podporu lidmi obyvatelné kolonie.

A právě využití přímo na Měsíci je podle řady expertů tím nejlepším, co se dá s heliem-3 provést. „Nemyslím si, že bychom něco získali, kdybychom těžili na Měsíci a pak to vozili zpět na Zemi,“ vyjádřil se pro Open Mind planetární geolog Paul Byrne. „Myslím, že mnohem lepším využitím našich peněz, času i kreativity by bylo použít měsíční zdroje pro podporu lidského života na Měsíci a odtamtud podporovat robotické zkoumání dalších částí sluneční soustavy.“