He estado tratando de idear un escenario en el que se establezcan estaciones espaciales y bases lunares pero se consideren controvertidos. Me imagino que si las corporaciones comenzaran a explotar la luna, algunas personas comenzarían a asustarse porque tendría un efecto en la Tierra a pesar del hecho de que la luna tendría que ser minada extensamente antes de que tuviera un efecto real en cosas como la marea.
Mi pregunta es que, dados aproximadamente cien años para dar cuenta de las mejoras en el transporte espacial y la energía nuclear, ¿la extracción de helio 3 de la luna para su uso en generadores de fusión posiblemente sería lo suficientemente rentable como para justificar el costo y el riesgo?
Esta no es una fuente perfecta, pero Charles Stross incluye la minería Lunar He3 en su lista de ciencia ficción.
http://www.antipope.org/charlie/blog-static/2015/12/science-fictional-shibboleths.html
Respuesta corta: No. Hay mejores materiales para fusionar.
Ahora, un gran problema: extraer el regolito lunar para helio-3. Esto es ciencia basura sobre pilotes y sigue regresando de entre los muertos. También es un barril de pistas falsas con fecha de vencimiento vencida que los cadetes espaciales continúan lanzando cada vez que se les desafía a producir una justificación económica para la colonización espacial. He aquí por qué es una mierda...
La fusión, comienza la pila de Jenga, es la fuente de energía del futuro. (Esto puede ser cierto o no: espero que lo sea). Sin embargo, la forma más fácil de reacción que puede ejecutar en un reactor de energía de fusión es deuterio / tritio. Esto tiende a liberar la mayor parte de su energía en forma de neutrones, que idealmente pueden capturarse y usarse para generar más combustible de tritio y producir calor residual para impulsar un generador de turbina. El problema con los neutrones es que son bastante penetrantes y cuando se ralentizan lo suficiente como para ser capturados por un núcleo atómico, lo transmutan, a menudo en un isótopo inestable. Por lo tanto, es probable que los reactores D/T sufran uno de los mismos problemas que los reactores de fisión: fragilización estructural inducida por neutrones y activación secundaria que produce desechos radiactivos de alto nivel.
La fusión aneutrónica, que en realidad aún no se ha probado ni siquiera en un prototipo de reactor de fusión de investigación, ofrece la posibilidad de funcionar con otros combustibles y producir <1% de su producción de energía en forma de neutrones. El helio-3, un isótopo del helio que consta de dos protones y un neutrón, en principio puede fusionarse con deuterio en lugar del tritio (radiactivo) y producir energía con una salida de neutrones mucho menor: el producto de la reacción que contiene energía es un protón, que puede ser contenido usando campos magnéticos. De ahí el interés en los diseños de reacción de fusión de He3.
El primer problema con los reactores He3 (después de tos, todavía no sabemos cómo construir uno) es que He3 es increíblemente raro. Cuesta del orden de millones de dólares el kilogramo y la oferta mundial es muy restringida; ciertamente no hay suficiente para impulsar una economía energética global, incluso en los niveles actuales. Pero hay alguna evidencia de que el He-3 producido en el sol y emitido en el viento solar puede ser capturado en el regolito lunar. El plan, según los defensores de la colonización lunar, es por lo tanto construir grandes minas a cielo abierto en la luna para extraer este polvo de duendecillo/luz de la luna cada vez más raro y exportarlo a la Tierra para impulsar nuestra economía energética del siglo XXII. Y, por supuesto, las estimaciones de que podríamos impulsar nuestro nivel actual de uso de energía procesando 4 millones de toneladas de regolito lunar por semana son música para los oídos de los cadetes espaciales porque, bueno, significa gran ingeniería y, por lo tanto, grandes ingenieros con mandíbula de acero con reglas de cálculo y llaves de tubo a mano para reparar las máquinas mineras cuando se rompen. Colonia espacial justificada!
Excepto que esto es alcohol ilegal y basura. En primer lugar, no tenemos un reactor de fusión aneutrónico, y mucho menos una capacidad de carga base planetaria impulsada por reactores de fusión aneutrónicos que necesitan combustible. Demonios, ni siquiera tenemos un reactor de fusión DT en funcionamiento que pueda producir un excedente de energía; ITER no debe lograr el primer plasma hasta 2020 y no comenzará las operaciones de reacción DT antes de 2027, y el Wendelstein 7-X, aunque prometedor, está una generación atrás (más o menos equivalente a donde estaba el Joint European Torus en los años 80) .
Pero saltemos el arma. Supongamos que tenemos un reactor de fusión en funcionamiento. Supongamos incluso que hemos puesto las décadas de trabajo preliminar necesario para construir un reactor de fusión aneutrónico que funcione; vale la pena señalar que las reacciones aneutrónicas tienen que ejecutarse en un orden de magnitud más caliente de lo que pueden lograr los reactores de fusión DT, y ya están en el Rango de 100 millones de Kelvin. Pero juguemos a la fantasía: ¿entonces vamos a ver minería de regolito lunar a gran escala para alimentar a las bestias?
No.
Porque resulta que si puedes construir un reactor aneutrónico, entonces, sujeto a una cantidad considerable de ajustes finos, puedes hacerlo funcionar con otros combustibles que no sean el regolito lunar brillante y el polvo de hadas, en particular el ciclo protón-boro-11 y el ciclo protón-litio-7. Ambos ciclos de combustible son aneutrónicos y funcionan con isótopos que están fácilmente disponibles aquí en la Tierra en cantidades suficientes para impulsar nuestra civilización durante algunos millones de años sin intentar construir una infraestructura de ingeniería masiva sobre una roca sin aire. Incluso hay un ciclo de fusión aneutrónica que se basa en la fusión de protones y nitrógeno, aunque produce menos energía y es aún más difícil de lograr. Nitrógeno e hidrógeno... el nitrógeno constituye aproximadamente el 80 % de nuestra atmósfera, y el hidrógeno constituye aproximadamente el 15 % de nuestra hidrosfera, por lo que
Resultado: cualquier trabajo de SF que tome la "minería Lunar 3He" como premisa económica es tan plausible como uno que asume la combustión impulsada por la liberación de flogisto.
Nadie lo sabe realmente.
Primero, el alto valor de He 3 supone una fusión nuclear a escala comercial. Esto es probable, pero desconocido. En teoría podríamos cubrir nuestras necesidades con solar IIRC. Y todavía hay algunos problemas sin resolver con la energía de fusión. Aunque el limpiador He 3 fusion ayudaría .
En segundo lugar, los costos totales de la minería lunar se desconocen en gran parte porque se desconoce el método exacto que es mejor para hacerlo. Por ejemplo, ¿necesitaríamos establecer una colonia lunar real o podrían manejarla los robots con supervisión remota desde la Tierra? Mi conjetura sería que eventualmente el desarrollo de la tecnología reducirá los costos lo suficiente. Pero obviamente los costos también dependen del volumen de la demanda que depende de la proporción de energía que proviene de la fusión He 3 . Lo cual depende de qué otras fuentes de energía usemos y en qué cantidad.
En tercer lugar, podríamos encontrar una fuente más barata de He 3 . No es estrictamente cierto que no exista en la Tierra. La termosfera y la exosfera, las capas más altas de la atmósfera, tienen helio derivado del viento solar como componente. Extraerlo de allí podría ser más barato que la minería lunar.
Dicho esto, se considera probable, ya que por el momento parece que el valor del He 3 subirá y los costes de la minería lunar bajarán en el futuro.
Ciertamente, si, para elegir un ejemplo completamente aleatorio, China quisiera ir a la luna como un proyecto de prestigio para demostrar su estatus de superpotencia, la extracción de He 3 podría usarse para pagar algunos de los costos. De manera similar, el desarrollo de la tecnología minera necesaria tendría valor por sí mismo. Entonces, estrictamente hablando, podría no ser necesario que sea lo suficientemente rentable como para pagar el costo total.
Absolutamente, si quieres impulsar las cosas en la luna.
Si bien transportar cosas de la Tierra a la Luna puede no ser terriblemente costoso, dada la profundidad limitada del pozo de gravedad de la Luna, transportar cualquier cosa de la Tierra a la Luna romperá el banco. Con el desarrollo de la energía de fusión, tendría mucho más sentido extraer helio de la luna para usarlo en sus reactores nucleares.
También hay una razón importante para querer alimentar cosas en la Luna: es mucho más barato poner las cosas en órbita alrededor de la Tierra si comienzas desde la Luna. Si las personas se toman en serio la construcción de plataformas orbitales, naves espaciales y similares a granel, exportar todo el proceso de fabricación, desde la extracción del mineral hasta la fabricación final a la Luna, podría generar grandes ahorros.
Si ya lo está extrayendo en la luna, casi definitivamente valdría la pena exportarlo a la Tierra.
Una vez que tenga una industria minera diversificada en la Luna, casi definitivamente valdría la pena exportar ese helio a la Tierra. El pozo de gravedad de la Luna es lo suficientemente poco profundo como para que fácilmente puedas lanzar cápsulas a la Tierra usando un gran cañón gauss disparando tangencialmente a la superficie de la Luna. Ese sería probablemente su principal gasto, dado que el embalaje y los paracaídas podrían construirse con materiales lunares y fabricarse en la Luna.
Según estimaciones muy básicas, descubrí que el helio 3 tiene un valor aproximado de $ 1050 por litro según esta página de Wikipedia . Suponga que la operación minera cuesta alrededor de 1 billón de dólares por año para instalarse y mantenerse en la luna. Según esta página ,
Como resultado, se ha estimado que hay alrededor de 1.100.000 toneladas métricas de helio-3 en la superficie de la Luna hasta una profundidad de unos pocos metros.
Esto nos da un valor aproximado de 997903214 litros de helio 3 seco en la superficie de la luna. Usando la cifra de $ 1050 que calculamos anteriormente, la ganancia de este sistema produce $ 1047798400000, o 1047798,4 billones de dólares. (Todo esto, por supuesto, depende de si EE. UU. es el único país que extrae este valioso recurso).
Además, no especifica qué tan seguro es el sistema para la minería, por lo que no haré conjeturas allí, pero para mí, este sistema parece valer la pena.
Véase "La Tercera Revolución Industrial" de G. Harry Stine. Está bastante anticuado, pero conceptualmente será beneficioso.
La respuesta no es He3, sino solo masa. Stine aboga por la energía solar y los enlaces de microondas de regreso a la tierra, construidos por fábricas en los puntos de Lagrange delanteros y traseros de la Tierra y la Luna. Requiere un lanzador de carga pesada reutilizable para propósitos de arranque. La Corporación Rand calculó alrededor de un billón gastado durante 20 años para la infraestructura (dólares de 1975) y luego unidades solares GW en un par de miles de millones cada una. Las unidades se conectarían con microondas de matriz en fase de retroalimentación. Las antenas terrestres tendrían unas 10 millas de ancho, pero la densidad de potencia es lo suficientemente baja como para que aún pueda usar el área para pastoreo.
Jerry Pournelle y Ben Bova tienen novelas ambientadas en este estilo de futuro con puntos de vista algo diferentes sobre la economía.
tucídides
usuario867