Abstract
Odată cu epuizarea combustibililor fosili și creșterea cererii globale de energie, este evidentă nevoia de surse alternative de energie. Fuziunea nucleară folosind heliu-3 poate fi o soluție. Heliu-3 este un izotop rar pe Pământ, dar este abundent pe Lună. În cadrul comunității spațiale, heliu-3 lunar este adesea citat ca fiind un motiv important pentru a ne întoarce pe Lună. În ciuda potențialului exploatării miniere a heliului-3 lunar, s-au efectuat puține cercetări privind o misiune completă de la un capăt la altul. Acest rezumat prezintă rezultatele unui studiu de fezabilitate realizat de studenții de la Universitatea de Tehnologie din Delft. Scopul studiului a fost acela de a evalua dacă o misiune continuă de la un capăt la altul pentru a extrage heliu-3 de pe Lună și a-l returna pe Pământ este o opțiune viabilă pentru viitoarea piață energetică. Cerințele stabilite pentru misiunea reprezentativă de la un capăt la altul au fost de a furniza 10% din cererea globală de energie în anul 2040. Elementele misiunii au fost selectate cu multiple compromisuri între concepte conservatoare și noi. O arhitectură de misiune cu mai multe elemente decuplate pentru fiecare segment de transport (LEO, transfer, suprafața lunară) s-a dovedit a fi cea mai bună opțiune. S-a constatat că elementul cel mai critic este operațiunea de minerit lunar în sine. Pentru a furniza 10% din cererea globală de energie în 2040, ar fi necesare 200 de tone de heliu-3 pe an. Rata de extracție a regolitului rezultată ar fi de 630 de tone pe secundă, pe baza unei concentrații optimiste de 20 ppb de Heliu-3 în regolitul lunar. Ar fi necesare între 1.700 și 2.000 de vehicule de minerit cu heliu-3, dacă s-ar folosi minerul Mark III de la Universitatea din Wisconsin. Puterea de încălzire necesară, dacă se exploatează atât ziua cât și noaptea, ar însuma 39 GW. Masa sistemului energetic rezultată pentru operațiunile lunare ar fi de ordinul a 60.000 – 200.000 de tone. Ar fi necesară o flotă de trei vehicule de ascensiune/descensiune lunară și 22 de vehicule cu propulsie continuă pentru transferul pe orbită. Costurile elementelor misiunii au fost repartizate pe durata de viață preconizată. Profiturile rezultate din fuziunea cu heliu-3 au fost calculate folosind un preț minim al energiei estimat pentru 2040 de 30,4 euro/MWh. Costurile anuale se situează între 427,7 și 1 347,9 miliarde de euro, iar profitul anual preconizat variază între -724,0 și 260,0 miliarde de euro. Datorită dimensiunii mari a misiunii, aceasta a fost evaluată și pentru asigurarea a 0,1% și 1% din cererea globală de energie în 2040. Pentru 1%, costurile anuale sunt cuprinse între 45,6 și 140,3 miliarde de euro, iar profiturile anuale preconizate sunt cuprinse între -78,0 și 23,1 miliarde de euro. Pentru 0,1%, costurile anuale sunt cuprinse între 7,7 și 20,5 miliarde de euro. Profiturile anuale preconizate sunt cuprinse între -14,3 și -0,8 miliarde de euro. Fezabilitatea a fost abordată sub trei aspecte. Din punct de vedere tehnic, misiunea este extrem de dificilă și complexă. Cu toate acestea, majoritatea tehnologiilor necesare există sau ar putea fi dezvoltate într-un interval de timp rezonabil. Din punct de vedere politic și juridic, tratatele internaționale actuale nu oferă aproape niciun cadru pentru o operațiune de minerit lunar. Din punct de vedere financiar, misiunea produce un profit net doar în cel mai bun caz și doar pentru operațiuni de dimensiuni medii și mari, care necesită o investiție inițială foarte mare. Pentru a face posibilă utilizarea lunară a heliului 3, cercetările viitoare ar trebui să se concentreze asupra operațiunii de exploatare minieră și asupra costurilor instalațiilor de fuziune, deoarece impactul acestora depășește cu mult toate celelalte elemente ale misiunii. Cu toate acestea, pot fi analizate diferite concepte de transport. Multe provocări – nu numai tehnice – privind exploatarea minieră a heliului 3 nu au fost încă abordate. Deși este doar un punct de plecare pentru investigații ulterioare, acest studiu arată că, în ciuda afirmațiilor populare, heliul-3 lunar nu este adecvat pentru a asigura un procent semnificativ din cererea globală de energie în 2040.