Abstract
S docházejícími fosilními palivy a rostoucí celosvětovou poptávkou po energii je zřejmá potřeba alternativních zdrojů energie. Řešením může být jaderná fúze využívající helium-3. Helium-3 je na Zemi vzácný izotop, ale na Měsíci je ho velké množství. V celé vesmírné komunitě je měsíční helium-3 často uváděno jako hlavní důvod pro návrat na Měsíc. Navzdory potenciálu těžby hélia-3 na Měsíci bylo dosud provedeno jen málo výzkumů zaměřených na kompletní komplexní misi. Tento abstrakt představuje výsledky studie proveditelnosti, kterou provedli studenti Technické univerzity v Delftu. Cílem studie bylo posoudit, zda je kontinuální end-to-end mise zaměřená na těžbu helia-3 na Měsíci a jeho návrat na Zemi životaschopnou možností pro budoucí trh s energií. Stanovené požadavky na reprezentativní end-to-end misi měly zajistit 10 % celosvětové poptávky po energii v roce 2040. Prvky mise byly vybrány s ohledem na četné kompromisy mezi konzervativními i novými koncepcemi. Jako nejlepší varianta byla shledána architektura mise s více oddělenými prvky pro každý přepravní segment (LEO, transfer, povrch Měsíce). Bylo zjištěno, že nejkritičtějším prvkem je samotná těžba na Měsíci. K zajištění 10 % celosvětové poptávky po energii v roce 2040 by bylo zapotřebí 200 tun helia-3 ročně. Výsledná rychlost těžby regolitu by činila 630 tun za sekundu na základě optimistické koncentrace 20 ppb helia-3 v měsíčním regolitu. Při použití těžaře Mark III Wisconsinské univerzity by bylo zapotřebí 1 700 až 2 000 těžebních vozidel s heliem-3. Potřebný topný výkon by při těžbě ve dne i v noci činil 39 GW. Výsledná hmotnost energetického systému pro lunární operace by se pohybovala v rozmezí 60 000 až 200 000 tun. Byla by zapotřebí flotila tří vozidel pro výstup a sestup na Měsíc a 22 vozidel s trvalým pohonem pro přesun na oběžnou dráhu. Náklady na jednotlivé prvky mise byly rozloženy na předpokládanou dobu životnosti. Výsledné zisky z fúze helia-3 byly vypočteny na základě předpokládané minimální ceny energie v roce 2040 ve výši 30,4 EUR/MWh. Roční náklady se pohybují v rozmezí 427,7 až 1 347,9 miliard eur, přičemž očekávaný roční zisk se pohybuje v rozmezí -724,0 až 260,0 miliard eur. Vzhledem k velkému rozsahu mise bylo vyhodnoceno i zajištění 0,1 % a 1 % celosvětové poptávky po energii v roce 2040. Pro 1 % činí roční náklady 45,6 až 140,3 miliardy eur a očekávaný roční zisk -78,0 až 23,1 miliardy eur. Pro 0,1 % jsou roční náklady 7,7 až 20,5 miliardy eur. Roční očekávané zisky jsou -14,3 až -0,8 miliardy eur. Proveditelnost byla řešena ze tří hledisek. Z technického hlediska je mise mimořádně náročná a složitá. Většina potřebných technologií však existuje nebo by mohla být vyvinuta v rozumném časovém horizontu. Z politického a právního hlediska neposkytují současné mezinárodní smlouvy pro těžbu na Měsíci téměř žádný rámec. Z finančního hlediska přináší mise čistý zisk pouze v nejlepším případě, a to pouze v případě středně velkých až velkých operací, které vyžadují velmi vysoké počáteční investice. Aby bylo možné využívat helium-3 na Měsíci, měl by se další výzkum zaměřit na těžební provoz a náklady na fúzní elektrárny, protože jejich dopad zdaleka převyšuje všechny ostatní prvky mise. Přesto lze zkoumat různé koncepce přepravy. Mnoho – nejen technických – problémů týkajících se těžby helia-3 je třeba ještě vyřešit. Ačkoli je tato studie pouze výchozím bodem pro další zkoumání, ukazuje, že navzdory populárním tvrzením není lunární helium-3 vhodné k zajištění významného procenta celosvětové poptávky po energii v roce 2040.