14 marzo 2019
Helio-3: La fiebre del oro lunar
Astrofísica | Energía | Energía nuclear | Espacio | Física
Periodismo Científico
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En 1986, científicos del Instituto de Tecnología de Fusión de la Universidad de Wisconsin estimaban que el suelo lunar contiene un millón de toneladas de helio-3 (3He), un material que podría emplearse como combustible para producir energía por fusión nuclear. Según el estudio, las cuentas salían: la energía producida sería 250 veces mayor que la necesaria para extraer este recurso de la Luna y transportarlo hasta la Tierra, donde las reservas lunares de helio-3 abastecerían las necesidades humanas durante siglos.
El análisis de los investigadores, basado en muestras recogidas por las misiones Apolo, disparó una fiebre por este nuevo oro lunar, que valdría billones de dólares para quien lo controlara. Sin embargo, más de 30 años después, aún no se ha recogido un solo gramo. Y hay quienes aseguran que jamás se recogerá, porque —afirman— el helio-3 solo ha servido para inflar un gran globo de especulaciones infundadas.
La fusión nuclear de átomos ligeros, como los isótopos de hidrógeno deuterio (2H) y tritio (3H), se contempla desde hace décadas como la fuente de energía del futuro, inagotable y mucho menos contaminante que la fisión de átomos pesados como el uranio. Sin embargo, el desarrollo tecnológico para que resulte una opción práctica y energéticamente rentable aún mantiene ocupados a los investigadores, y no es una energía del todo limpia: la fusión del deuterio y el tritio produce neutrones, partículas que originan contaminación radiactiva y que no pueden contenerse con campos electromagnéticos, ya que carecen de carga.
Frente a esto, el helio-3 (un isótopo no radiactivo del gas que se emplea para hinchar los globos) ofrece notables ventajas: su fusión con deuterio es más eficiente que la deuterio-tritio y no libera neutrones sino protones, que pueden contenerse fácilmente gracias a su carga positiva. Además, es posible capturar su energía para producir electricidad directamente, sin mediar un proceso de calentamiento de agua para mover turbinas, como sucede en las actuales centrales de fisión nuclear.
GRANDES OBSTÁCULOS
El problema es que el helio-3 es extremadamente escaso en la Tierra. Este isótopo procede mayoritariamente del viento solar, pero la Tierra se encuentra protegida bajo el escudo de su atmósfera y su campo magnético. En cambio, durante miles de millones de años la Luna ha acumulado una increíble cantidad de este material en su capa superficial, aunque a una concentración tan baja que sería necesario procesar enormes cantidades de suelo para cosecharlo mediante un calentamiento a 600 °C. A ello habría que añadir la dificultad y el coste de su transporte a la Tierra.
Pese a los grandes obstáculos, “puede haber posibilidades de usar helio-3 como combustible de segunda generación”, apunta a OpenMind el físico especialista en fusión John Wright, del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Sin embargo, para Wright aún se necesitarán grandes avances en la tecnología de fusión “antes de que tengamos que preocuparnos de la minería”.
La principal de estas objeciones a la fusión con helio-3 viene resumida por el físico de la Universidad de Oxford Frank Close. En 2007, Close escribía en la revista Physics World que “el deuterio reacciona hasta 100 veces más despacio con el helio-3 que con el tritio”, por lo que se necesitarían temperaturas de fusión mucho mayores que en los actuales reactores. En la práctica, señalaba Close, el deuterio tendería a fusionarse consigo mismo para formar tritio, que entonces reaccionaría de nuevo con el deuterio como en la fusión convencional, produciendo neutrones. En resumen, Close calificaba la idea del helio-3 como moonshine, “paparruchas”.
“El helio-3 no tiene relevancia para la fusión”, remacha Close a OpenMind; “las leyes de la física no han cambiado desde mi artículo de 2007”. Aunque el físico cree posible que lleguemos a ver el desarrollo de la minería lunar, “no tiene sentido ir a la Luna por el helio-3 si tu objetivo es la fusión”.
NUEVAS ESTRATEGIAS PARA LA FUSIÓN
Sin embargo, las objeciones de Close se basan en los reactores convencionales de fusión, como el del ITER, un proyecto internacional en construcción en Francia, que pesará el triple que la torre Eiffel y alcanzará temperaturas de 150 millones de grados centígrados. Un diseño del mismo tipo para la fusión de helio necesitaría temperaturas mayores y tamaños aún más descomunales. Por lo tanto, se necesitan nuevas estrategias. “El reto es gestionar la cantidad de tritio que se queda en el plasma de esas reacciones secundarias para minimizar la producción de neutrones por fusión deuterio-tritio”, resume Wright.
Y alguien lo ha hecho posible, aunque aún sin un balance energético positivo. Gerald Kulcinski, director del Instituto de Tecnología de Fusión de la Universidad de Wisconsin y uno de los autores de aquel estudio pionero de 1986, lleva décadas desarrollando la fusión con helio-3. “Es cierto que la energía requerida para la fusión deuterio – helio-3 es de dos a tres veces mayor que en la deuterio – tritio”, dice Kulcinski a OpenMind.
El pequeño reactor desarrollado por el investigador logra superar el obstáculo, minimizando la producción de neutrones y reduciendo la energía de estos. Aún más prometedora, añade Kulcinski, es la fusión helio-3 – helio-3, más complicada pero totalmente libre de neutrones. “Esto sería una verdadera revolución, pero no estoy seguro de llegar a verlo mientras viva”, concluye. Para el analista Thomas Simko, de la Universidad RMIT de Australia, “los reactores de fusión de helio probablemente no se desarrollarán como pronto hasta mediados de siglo”.
Pero incluso superando el escollo de la tecnología de fusión, aún seguiría quedando el de la minería lunar. No obstante, Simko señala que probablemente veremos los primeros pasos exploratorios en los próximos años, de modo que “cuando se necesite el helio-3, ya se sabrá dónde está y cómo extraerlo y transportarlo”.
PRIMEROS PASOS PARA LA MINERÍA LUNAR
En efecto, parece que estos primeros pasos ya están en marcha. Tanto las agencias espaciales como algunas compañías privadastienen sus ojos puestos en la minería lunar, a lo que se añade el interés de las potencias emergentes: la sonda china Chang’e 4, posada en la cara oculta de la Luna, podría incluir entre sus objetivos el rastreo preliminar de la presencia de helio-3, algo que también se ha dicho de la misión lunar Chandrayaan 2 que India lanzará en abril.
Por su parte, la Agencia Europea del Espacio ha firmado un contrato con varias empresas con el fin de estudiar la futura explotación de los recursos del suelo lunar para sostener una colonia habitada; en este caso, el helio-3 podría servir para alimentar un reactor local, o incluso como combustible para naves espaciales propulsadas por fusión nuclear.
De hecho, numerosos expertos ven esta utilización de los recursos in situ como una opción más realista. “No creo que haya mucho que ganar en extraer recursos lunares y traerlos de vuelta a la Tierra”, señala a OpenMind el geólogo planetario Paul Byrne, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. “Pienso que es un mejor uso para nuestro dinero, tiempo y creatividad usar los recursos lunares para mantener humanos viviendo en la Luna y para sostener la exploración robótica y tripulada a otros lugares del Sistema Solar”. En definitiva, con oro o sin él, parece que la fiebre no tiene visos de remitir.
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