Abstract
Med fossile brændstoffer, der er ved at slippe op, og en stigende global efterspørgsel efter energi, er behovet for alternative energikilder åbenlyst. Kernefusion ved hjælp af helium-3 kan være en løsning. Helium-3 er en sjælden isotop på Jorden, men den findes i rigelige mængder på Månen. I hele rumfartskredse nævnes månens Helium-3 ofte som en vigtig grund til at vende tilbage til Månen. På trods af potentialet i forbindelse med Helium-3-minedrift på månen er der kun udført meget lidt forskning i en fuld end-to-end-mission. Dette resumé præsenterer resultaterne af en gennemførlighedsundersøgelse, der er udført af studerende fra Delft University of Technology. Målet med undersøgelsen var at vurdere, om en kontinuerlig end-to-end-mission med henblik på at udvinde Helium-3 på Månen og returnere det til Jorden er en levedygtig mulighed for det fremtidige energimarked. De fastsatte krav til den repræsentative end-to-end-mission var at dække 10 % af den globale energiefterspørgsel i år 2040. Missionselementerne er blevet udvalgt på grundlag af adskillige afvejninger mellem både konservative og nye koncepter. En missionsarkitektur med flere afkoblede elementer for hvert transportsegment (LEO, overførsel, månens overflade) blev fundet at være den bedste løsning. Det blev konstateret, at det mest kritiske element er selve minedriftsoperationen på månen. For at dække 10 % af den globale energiefterspørgsel i 2040 vil der være behov for 200 tons helium-3 om året. Den deraf følgende regolitudvinding ville være 630 tons pr. sekund, baseret på en optimistisk koncentration på 20 ppb Helium-3 i månens regolit. Der vil være behov for mellem 1 700 og 2 000 Helium-3-minedriftskøretøjer, hvis man bruger University of Wisconsinsons Mark III-minedriftskøretøj. Den nødvendige opvarmningsenergi ville, hvis der blev udvundet både dag og nat, beløbe sig til 39 GW. Den resulterende masse af kraftsystemer til måneoperationer ville være i størrelsesordenen 60 000 til 200 000 tons. Der vil være behov for en flåde på tre fartøjer til opstigning og nedstigning på månen og 22 fartøjer med kontinuerlig fremdrift til kredsløbsoverførsel. Omkostningerne ved missionselementerne er blevet fordelt over den forventede levetid. Den resulterende fortjeneste ved Helium-3-fusion blev beregnet på grundlag af en forudsagt minimumsenergipris i 2040 på 30,4 euro/MWh. De årlige omkostninger ligger på mellem 427,7 og 1 347,9 mia. euro, mens den forventede årlige fortjeneste ligger på mellem -724,0 og 260,0 mia. euro. På grund af missionens store omfang er den også blevet evalueret med henblik på at dække 0,1 % og 1 % af den globale energiefterspørgsel i 2040. For 1 % er de årlige omkostninger 45,6-140,3 mia. euro, og den forventede årlige fortjeneste er -78,0-23,1 mia. euro. For 0,1 % er de årlige omkostninger 7,7 til 20,5 mia. Det forventede årlige overskud er -14,3 til -0,8 mia. euro. Gennemførligheden er blevet undersøgt ud fra tre aspekter. Teknisk set er opgaven yderst udfordrende og kompleks. De fleste nødvendige teknologier findes imidlertid allerede eller kan udvikles inden for en rimelig tidshorisont. Set ud fra et politisk og juridisk perspektiv giver de nuværende internationale traktater næppe nogen rammer for en minedrift på månen. Økonomisk set giver missionen kun i bedste fald et nettooverskud, og kun for mellemstore og store operationer, som kræver en meget stor initial investering. For at gøre det muligt at anvende Helium-3 på månen bør yderligere forskning koncentreres om minedrift og omkostningerne ved fusionsanlæg, da deres indvirkning langt overgår alle andre elementer i missionen. Der kan ikke desto mindre undersøges forskellige transportkoncepter. Der er stadig mange – ikke kun tekniske – udfordringer i forbindelse med udvinding af Helium-3, som endnu ikke er løst. Selv om denne undersøgelse kun er et udgangspunkt for yderligere undersøgelser, viser den, at på trods af populære påstande er månens Helium-3 ikke egnet til at dække en betydelig procentdel af den globale energiefterspørgsel i 2040.