Abstract
Com os combustíveis fósseis se esgotando e a demanda global de energia aumentando, a necessidade de fontes alternativas de energia é aparente. A fusão nuclear usando Hélio-3 pode ser uma solução. O Hélio-3 é um isótopo raro na Terra, mas é abundante na Lua. Em toda a comunidade espacial o Hélio-3 lunar é frequentemente citado como uma das principais razões para retornar à Lua. Apesar do potencial da mineração do Hélio-3 lunar, pouca pesquisa tem sido conduzida em uma missão completa de ponta a ponta. Este resumo apresenta os resultados de um estudo de viabilidade conduzido por estudantes da Delft University of Technology. O objetivo do estudo foi avaliar se uma missão contínua de ponta a ponta para extrair Helium-3 na Lua e devolvê-la à Terra é uma opção viável para o futuro mercado energético. Os requisitos estabelecidos para a missão representativa de ponta a ponta eram fornecer 10% da demanda global de energia no ano de 2040. Os elementos da missão foram selecionados com múltiplos trade-offs entre conceitos conservadores e novos. Uma arquitetura de missão com múltiplos elementos desacoplados para cada segmento de transporte (LEO, transferência, superfície lunar) foi encontrada como a melhor opção. Foi descoberto que o elemento mais crítico é a própria operação de mineração lunar. Para suprir 10% da demanda global de energia em 2040, seriam necessárias 200 toneladas de Hélio-3 por ano. A taxa de mineração de rególitos resultante seria de 630 toneladas por segundo, com base numa concentração otimista de 20 ppb de Hélio-3 em rególito lunar. Entre 1.700 a 2.000 veículos de mineração de Hélio-3 seriam necessários, se fosse usado o mineiro Mark III da Universidade de Wisconsin. A potência de aquecimento necessária, se a mineração fosse dia e noite, somaria até 39 GW. A massa do sistema de energia resultante para as operações lunares seria da ordem de 60.000 a 200.000 toneladas. Seria necessária uma frota de três veículos lunares de subida/descida e 22 veículos de impulso contínuo para a transferência de órbita. Os custos dos elementos da missão foram distribuídos ao longo dos tempos de vida previstos. Os lucros resultantes da fusão Helium-3 foram calculados utilizando um preço mínimo previsto da energia em 2040 de 30,4 Euro/MWh. Os custos anuais situam-se entre 427,7 e 1.347,9 bilhões de euros, com lucros anuais previstos entre -724,0 e 260,0 bilhões de euros. Devido à grande escala da missão, foi também avaliado para fornecer 0,1% e 1% da procura global de energia em 2040. Para 1%, os custos anuais são de 45,6 a 140,3 mil milhões de euros e os lucros anuais previstos são de -78,0 a 23,1 mil milhões de euros. Para 0,1%, os custos anuais são de 7,7 a 20,5 mil milhões de euros. Os lucros anuais previstos são de -14,3 a -0,8 mil milhões de euros. A viabilidade tem sido abordada em três aspectos. Tecnicamente, a missão é extremamente desafiadora e complexa. Contudo, a maioria das tecnologias necessárias existe ou poderia ser desenvolvida dentro de um prazo razoável. De uma perspectiva política e jurídica, os tratados internacionais atuais dificilmente fornecem qualquer estrutura para uma operação de mineração lunar. Financeiramente, a missão produz apenas um lucro líquido no melhor dos casos, e apenas para operações de média a grande escala, que requerem um investimento inicial muito grande. Para tornar possível o uso do Hélio 3 lunar, mais pesquisas devem concentrar-se na operação de mineração e nos custos das usinas de fusão, pois seu impacto supera de longe todos os outros elementos da missão. No entanto, diferentes conceitos de transporte podem ser investigados. Muitos – não apenas técnicos – desafios relativos à mineração de Hélio-3 ainda estão para ser abordados. Embora seja apenas um ponto de partida para novas investigações, este estudo mostra que, apesar das afirmações populares, o Hélio-3 lunar é inadequado para fornecer uma porcentagem significativa da demanda global de energia em 2040.