Abstract
A fosszilis tüzelőanyagok kifogyásával és a globális energiaigény növekedésével nyilvánvalóvá vált az alternatív energiaforrások iránti igény. A hélium-3 felhasználásával történő magfúzió megoldást jelenthet. A hélium-3 ritka izotóp a Földön, de a Holdon bőségesen megtalálható. Az űrkutatási közösségben a holdi hélium-3-at gyakran emlegetik a Holdra való visszatérés egyik fő okaként. A holdi hélium-3 bányászatban rejlő lehetőségek ellenére kevés kutatást végeztek egy teljes, teljes körű küldetésről. Ez az összefoglaló a Delfti Műszaki Egyetem hallgatói által végzett megvalósíthatósági tanulmány eredményeit mutatja be. A tanulmány célja annak felmérése volt, hogy egy folyamatos, végponttól végpontig tartó, a Holdon történő hélium-3 bányászatra és a Földre történő visszaszállítására irányuló küldetés életképes lehetőség-e a jövő energiapiaca számára. A reprezentatív, végponttól végpontig tartó misszióval szemben támasztott követelmények a globális energiaszükséglet 10%-ának biztosítása volt 2040-ben. A küldetés elemeit a konzervatív és az újszerű koncepciók közötti többszörös kompromisszummal választották ki. Az egyes szállítási szegmensekre (LEO, transzfer, holdfelszín) több, egymástól független elemet tartalmazó missziós architektúra bizonyult a legjobb megoldásnak. Megállapítást nyert, hogy a legkritikusabb elem maga a holdi bányászati művelet. Ahhoz, hogy 2040-ben a globális energiaszükséglet 10%-át fedezni lehessen, évente 200 tonna hélium-3-ra lenne szükség. Az ebből adódó regolitbányászat sebessége 630 tonna lenne másodpercenként, a holdi regolit optimista 20 ppb hélium-3 koncentrációját alapul véve. A Wisconsini Egyetem Mark III bányászgépének használata esetén 1700-2000 hélium-3 bányászjárműre lenne szükség. A szükséges fűtési teljesítmény, ha nappal és éjszaka is bányásznak, 39 GW-ot tenne ki. A holdi műveletekhez szükséges energiarendszer tömege 60 000-200 000 tonna nagyságrendű lenne. Három holdi fel- és leszálló járműből és 22 folyamatos tolóerejű járműből álló flottára lenne szükség a pályára állításhoz. A misszióelemek költségeit a várható élettartamra osztották el. A hélium-3 fúzióból származó nyereséget a 2040-re előre jelzett 30,4 EUR/MWh minimális energiaárral számolták ki. Az éves költségek 427,7 és 1 347,9 milliárd euró között mozognak, az éves várható nyereség pedig -724,0 és 260,0 milliárd euró között. A küldetés nagy léptéke miatt azt is értékelték, hogy 2040-ben a globális energiaszükséglet 0,1%-át és 1%-át biztosítja. Az 1% esetében az éves költségek 45,6-140,3 milliárd EUR, a várható éves nyereség pedig -78,0-23,1 milliárd EUR. A 0,1%-os arány esetében az éves költségek 7,7-20,5 milliárd eurót tesznek ki. A várható éves nyereség -14,3 és -0,8 milliárd euró között van. A megvalósíthatóságot három szempontból vizsgálták. Technikai szempontból a küldetés rendkívül nagy kihívást jelent és összetett. A legtöbb szükséges technológia azonban létezik vagy ésszerű időn belül kifejleszthető. Politikai és jogi szempontból a jelenlegi nemzetközi szerződések alig nyújtanak keretet egy holdi bányászati művelethez. Pénzügyi szempontból a misszió csak a legjobb esetben hoz nettó nyereséget, és csak közepes és nagyszabású műveletek esetén, amelyek igen nagy kezdeti beruházást igényelnek. A holdi hélium-3 felhasználásának lehetővé tétele érdekében a további kutatásoknak a bányászati műveletre és a fúziós erőművek költségeire kell összpontosítaniuk, mivel ezek hatása messze felülmúlja a misszió minden más elemét. Mindemellett különböző szállítási koncepciókat is meg lehet vizsgálni. A hélium-3 bányászattal kapcsolatban számos – nem csak technikai – kihívás vár még megoldásra. Bár ez a tanulmány csak kiindulópontja a további vizsgálatoknak, azt mutatja, hogy a népszerű állítások ellenére a holdi hélium-3 nem alkalmas arra, hogy 2040-ben a globális energiaszükséglet jelentős százalékát biztosítsa.