lunes, mayo 27

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

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

Pero hay más razones. Como siempre, el ansia, implícita en la naturaleza humana, de llegar siempre un poco más allá. Es famoso el motivo que dio George Mallory para intentar la ascensión al Everest: “Porque está allí”. Quizá esa misma razón podría justificar en parte la épica de los primeros vuelos Apolo, pero hoy esa sensación de aventura se ha evaporado para dejar paso a motivaciones más prosaicas.

La Luna es un excelente laboratorio científico. Esa puede ser otra justificación para los nuevos exploradores. Todavía quedan muchas incógnitas que despejar sobre su origen, su evolución y con ella, la de las primeras épocas del sistema solar. La ausencia de atmósfera y de campo magnético ofrece unas condiciones especialísimas para realizar observaciones astronómicas desde su superficie. Y la cara oculta sería un lugar perfecto donde instalar radiotelescopios, a salvo de las perturbaciones electromagnéticas generadas en la Tierra. Claro que la simple curiosidad científica quizá no justifique el enorme costo de la empresa.

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

El hielo en los cráteres oscuros

Pero en las regiones polares la situación es diferente. Al contrario que en la Tierra, la órbita y el eje de la Luna están muy poco inclinados con respecto a la eclíptica. Allí casi no existen estaciones. En los polos, los rayos del Sol inciden siempre muy tangenciales y no alcanzan el fondo de algunos cráteres profundos. Sumidos en una noche eterna, en ellos se registran temperaturas que nunca suben de los 150 grados bajo cero, suficiente para permitir la conservación indefinida de hielo.

Varios experimentos han confirmado la existencia de hielo de agua. Algunos satélites lo han detectado mediante el análisis de neutrones originados por el bombardeo de los rayos cósmicos, un síntoma que apunta a la presencia de átomos de hidrógeno embebidos en el regolito. No necesariamente como agua, sino también como constituyentes de minerales hidratados. Otros han empleado la técnica del “radar biestático”: enviar una señal de radio que rebote en el fondo de esos cráteres para ser recogida en las grandes antenas de seguimiento en la Tierra. La distorsión que sufrían las ondas resultó más propia de superficies heladas que de terrenos rocosos.

Se estima que en la región austral de la Luna hay unos 10.000 kilómetros cuadrados de zonas de sombra permanente. En ellas, el hielo no forma grandes extensiones como pistas de patinaje, sino que está mezclado con el regolito en una especie de barro helado. En proporción, de cada metro cúbico de terreno podría extraerse, en el mejor de los casos, el equivalente a una lata de refresco de agua.

Si alguna vez se obtiene agua lunar no irá destinada ni al consumo humano ni a enviarla a la Tierra. Aun purificada, lo más seguro es que tenga un sabor desagradable y, por otra parte, en nuestro planeta ya tenemos agua de sobra. Su verdadera utilidad será como materia prima para descomponerla en oxígeno e hidrógeno, que son una de las mezclas más energéticas en motores cohete. Es justo lo que consumirá la futura nave de alunizaje de Blue Origin (el proyecto de SpaceX, más conservador, quemará metano y oxígeno).

La producción de agua lunar en cantidades industriales exigirá instalaciones a gran escala, hoy por hoy difíciles de soñar cuando la mera construcción de una modesta base permanente plantea tantos problemas. Pero algún día la Luna se convierte en una especie de gasolinera espacial, esos cráteres oscuros pueden ser el terreno más valioso en nuestro sistema solar.

Helio-3: el combustible del futuro

En nuestro satélite hay otro elemento con enorme potencial económico, el helio-3. Es un isótopo estable del helio que se forma en nuestra estrella y nos llega arrastrado por el viento solar. En la Tierra, el campo magnético y la atmósfera actúan como escudo, pero en la Luna esa protección no existe y a lo largo de millones de años el helio-3 ha ido embebiéndose en el terreno. Todo nuestro satélite es un posible yacimiento. Al menos, en teoría.

¿Cuándo helio-3 esconde la Luna? Algunos cálculos sugieren que entre uno y tres millones de toneladas, casi todo acumulado en las capas exteriores del regolito, así que su extracción sería relativamente fácil.

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

El helio-3 se ha descrito como el combustible del futuro en las centrales de fusión. Su reacción con deuterio desprende enormes cantidades de energía dando como desecho inofensivos átomos de helio-4 sin emisión de radiaciones peligrosas. El santo grial de la energía limpia.

Un elemento muy escaso

El helio-3 solo está disponible en cantidades muy pequeñas, apenas suficientes para algunos experimentos. Claro está, es muy caro: más de 30.000 dólares por gramo. El consumo mundial, limitado por la restringida oferta, es de poco más de medio kilo al año. Se utiliza para construir equipos para la industria nuclear, en especial detectores de neutrones. También para alcanzar temperaturas muy bajas, del orden de unas décimas de grado sobre el cero absoluto, de uso obligado en instrumentación cuántica. Y es cada día más utilizado en aplicaciones biomédicas de diagnóstico por imagen con equipos de resonancia magnética y de 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 no solo muy atractivo, sino que presenta una clara tendencia creciente. Esa sustancia puede ser escasa en nuestro planeta, pero con seguridad en la Luna hay yacimientos de fácil explotación, ya que está absorbido en las capas superiores del regolito. Lo que podía parecer ciencia ficción hace diez años es ahora una oportunidad comercial real.

Varias empresas están estudiando seriamente esa posibilidad. La última, Interlune, constituida hace poco en Seattle y que ya ha conseguido levantar capital riesgo por más de 13 millones de dólares. Entre sus fundadores, el astronauta Harrison Schmitt, el único geólogo que ha pisado la Luna y que, por lo tanto, tiene un conocimiento de primera mano sobre el tema. Acaba de cumplir 88 años.

Los directivos de Interlune estiman que el helio-3 es el único producto lunar cuyo precio justifica su extracción y transporte hasta 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 del gas ocluido, que se recogerá en pequeñas ampollas.

El robot, alimentado por células fotoeléctricas, funcionará durante las dos semanas que dura el día lunar y se mantendrá en hibernación durante la noche. Y así, durante un par de años. La técnica que han desarrollado —por supuesto, un secreto industrial— solo pretende obtener muestras pequeñas. Si tiene éxito, la explotación comercial requerirá vehículos mayores, transportados por los cargueros StarShip de SpaceX.

En todo caso, enviar las ampollas de gas a la Tierra exigirá disponer de cápsulas de retorno todavía inexistentes. Y con poca capacidad de carga, quizá limitada a unos pocos kilos. A los precios actuales, suficiente para cubrir costes y dejar un atractivo beneficio.

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

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, X e Instagram, o apuntarte aquí para recibir nuestra newsletter semanal.