Helio-3, el combustible del futuro que impulsa el regreso a la Luna

Helio-3, el combustible del futuro que impulsa el regreso a la Luna
Helio-3, el combustible del futuro que impulsa el regreso a la Luna

La pregunta se formuló hace más de medio siglo y vuelve a ser relevante ahora, mientras estadounidenses y chinos se preparan para regresar al único satélite natural de la Tierra. ¿Por qué volver? Las dos potencias lo hacen, esta vez, con la intención de permanecer en estancias más largas que las breves visitas de los primeros astronautas en los años 60 y 70. El interés geopolítico en esta carrera es indiscutible.

Pero hay más razones. Como siempre, el deseo, implícito en la naturaleza humana, de ir siempre un poco más allá. La razón que dio George Mallory para intentar escalar el Everest es famosa: “Porque está ahí”. Quizás esa misma razón podría justificar en parte la epopeya de los primeros vuelos Apolo, pero hoy ese sentido de aventura se ha evaporado para dar paso a motivaciones más prosaicas.

La Luna es un excelente laboratorio científico. Ésa puede ser otra justificación para nuevos exploradores. Aún quedan muchas incógnitas por despejar sobre su origen, su evolución y con ella, la de los primeros tiempos del sistema solar. La ausencia de atmósfera y de campo magnético ofrece condiciones muy especiales para realizar observaciones astronómicas desde su superficie. Y el otro lado sería un lugar perfecto para instalar radiotelescopios, a salvo de las perturbaciones electromagnéticas generadas en la Tierra. Por supuesto, la simple curiosidad científica puede no justificar el enorme coste de la empresa.

Queda otra motivación más material: el interés comercial. ¿Hay algo de valor en la Luna que la haga comercialmente interesante? Una respuesta obvia es el agua. Eso sí, en la mayor parte del satélite su existencia –sólida o líquida– es imposible: en el vacío y con el calor del día, cualquier capa de hielo se sublimaría y los gases escaparían al espacio.

Hielo en cráteres oscuros

Pero en las regiones polares la situación es diferente. A diferencia de la Tierra, la órbita y el eje de la Luna están ligeramente inclinados con respecto a la eclíptica. Casi no hay estaciones allí. En los polos, los rayos del Sol inciden siempre de forma muy tangencial y no llegan al fondo de algunos cráteres profundos. Sumergido en una noche eterna, allí se registran temperaturas que nunca superan los 150 grados bajo cero, suficientes para permitir la conservación indefinida del hielo.

Varios experimentos han confirmado la existencia de hielo de agua. Algunos satélites lo han detectado analizando los neutrones provocados por el bombardeo de rayos cósmicos, síntoma que apunta a la presencia de átomos de hidrógeno incrustados en el regolito. No necesariamente como agua, sino también como constituyentes minerales hidratados. Otros han utilizado la técnica del “radar biestático”: enviar una señal de radio que rebota en el fondo de estos cráteres para ser captada por grandes antenas de seguimiento en la Tierra. La distorsión sufrida por las olas fue más propia de superficies heladas que de terrenos rocosos.

Se estima que en la región sur de la Luna existen unos 10.000 kilómetros cuadrados de zonas permanentemente en sombra. En ellas, el hielo no forma grandes extensiones como las pistas de patinaje, sino que se mezcla con el regolito en una especie de barro helado. En proporción, de cada metro cúbico de tierra se podría extraer, en el mejor de los casos, el equivalente a un bidón de agua.

Si alguna vez se obtiene agua lunar, no será destinada al consumo humano ni enviada a la Tierra. Incluso purificada, lo más probable es que tenga un sabor desagradable y, por otro lado, ya tenemos agua de sobra en nuestro planeta. Su verdadero uso será como materia prima para descomponerlo en oxígeno e hidrógeno, que son una de las mezclas más energéticas en los motores de cohetes. Esto es justo lo que consumirá la futura nave de alunizaje de Blue Origin (el proyecto más conservador de SpaceX quemará metano y oxígeno).

La producción de agua lunar en cantidades industriales requerirá instalaciones de gran escala, algo que actualmente es difícil de imaginar cuando la mera construcción de una modesta base permanente plantea tantos problemas. Pero algún día la Luna se convierta en una especie de gasolinera espacial, esos cráteres oscuros pueden ser el terreno más valioso de nuestro sistema solar.

Helio-3: el combustible del futuro

En nuestro satélite hay otro elemento con un enorme potencial económico: el helio-3. Es un isótopo estable de helio que se forma en nuestra estrella y llega hasta nosotros transportado por el viento solar. En la Tierra, el campo magnético y la atmósfera actúan como un escudo, pero en la Luna esta protección no existe y durante millones de años el helio-3 ha sido absorbido por la tierra. Todo nuestro satélite es un posible depósito. Al menos, en teoría.

¿Cuándo oculta el helio-3 la Luna? Algunas estimaciones apuntan a que entre uno y tres millones de toneladas, casi la totalidad se acumuló en las capas exteriores del regolito, por lo que su extracción sería relativamente fácil.

En la Tierra, trazas de helio-3 permanecen atrapadas en las capas profundas del suelo, y ocasionalmente escapan en forma de emisiones de algunos campos de gas. La mayor parte se produce artificialmente en reactores nucleares, mediante la irradiación de litio o como resultado de la desintegración del tritio, un elemento utilizado en las bombas termonucleares. El progresivo desmantelamiento de estos arsenales ha reducido su disponibilidad.

El helio-3 ha sido descrito como el combustible del futuro en las centrales eléctricas de fusión. Su reacción con el deuterio libera enormes cantidades de energía, produciendo átomos inofensivos de helio-4 como desechos sin emisión de radiación peligrosa. Él Santo Grial de energía limpia.

Un artículo muy raro

El helio-3 sólo está disponible en cantidades muy pequeñas, apenas suficientes para algunos experimentos. Eso sí, es muy caro: más de 30.000 dólares el gramo. El consumo mundial, limitado por una oferta restringida, es de poco más de medio kilo al año. Se utiliza para construir equipos para la industria nuclear, especialmente detectores de neutrones. También para alcanzar temperaturas muy bajas, del orden de unas décimas de grado por encima del cero absoluto, de uso obligatorio en instrumentación cuántica. Y se utiliza cada vez más en aplicaciones de diagnóstico por imágenes biomédicas con equipos de resonancia magnética y espectroscopia de rayos X.

Los analistas estiman que existe una demanda potencial de helio-3 por valor de unos 400 millones de dólares, un pastel que no sólo es muy atractivo, sino que también muestra una clara tendencia creciente. Puede que esta sustancia sea escasa en nuestro planeta, pero ciertamente existen depósitos en la Luna que son fáciles de explotar, ya que se absorbe en las capas superiores del regolito. Lo que hace diez años podía parecer ciencia ficción es ahora una auténtica oportunidad de negocio.

Varias empresas están estudiando seriamente esta posibilidad. La última, Interlune, se creó recientemente en Seattle y ya ha conseguido recaudar capital riesgo por valor de más de 13 millones de dólares. Entre sus fundadores, el astronauta Harrison Schmitt, el único geólogo que ha puesto un pie en la Luna y que, por tanto, tiene conocimientos de primera mano sobre el tema. Acaba de cumplir 88 años.

Los responsables de Interlune estiman que el helio-3 es el único producto lunar cuyo precio justifica su extracción y transporte a la Tierra. Para ello, están diseñando un robot automático que en forma de prototipo irá a nuestro satélite en 2025. En esencia, se trata de una pequeña excavadora con un horno para calentar las muestras de roca hasta 600 grados, suficiente -esperan- para provocar el desprendimiento de la roca. gas ocluido, que se recogerá en pequeñas ampollas.

El robot, impulsado por células fotoeléctricas, funcionará durante las dos semanas del día lunar y permanecerá en hibernación durante la noche. Y así sucesivamente durante un par de años. La técnica que han desarrollado –por supuesto, un secreto industrial– sólo está destinada a obtener pequeñas muestras. Si tiene éxito, la explotación comercial requerirá vehículos más grandes, transportados en cargueros. Nave estelar de SpaceX.

En cualquier caso, enviar los viales de gas a la Tierra requerirá cápsulas de retorno que aún no existen. Y con poca capacidad de carga, quizá limitada a unos pocos kilos. A los precios actuales, suficiente para cubrir costes y dejar un beneficio atractivo.

¿Y dónde piensas empezar a cavar? Según Schmitt, toda la Luna ofrece posibilidades, aunque hay regiones más atractivas que otras. Su estudio de muestras lunares y datos recopilados por satélites en órbita le ha ayudado a seleccionar el lugar más prometedor para dibujar la “X” como en un mapa del tesoro. Pero ese mapa es otro de los secretos que guardan celosamente los nuevos mineros espaciales.

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