HEL-3, czyli powód, żeby polecieć w Kosmos

Wojciech Chmielarz

Jak doskonale wiemy, plany kolonizacji Księżyca zaczęto przygotowywać pod koniec XX wieku. Prace koncepcyjne przyśpieszyły po zamachach 11 września 2001 roku[1], kiedy to zdano sobie ostatecznie sprawę, że energetyka oparta na ropie i gazie jest, wobec niestabilności politycznej państw rejonu Zatoki Perskiej, niebezpieczna dla rozwoju gospodarczego. Poszukiwania alternatywnego źródła energii wskazały na hel-3 jako jedyną opcję rozwiązania narastającego kryzysu. Co prawda na Ziemi występuje on w śladowych ilościach, ale za to jest go mnóstwo na Księżycu.

Prace badawcze prowadziły równolegle Stany Zjednoczone, Rosja, Chiny, Indie i Japonia. Później do wyścigu przyłączyła się Unia Europejska oraz Brazylia. Wygrały najbardziej doświadczone w kosmosie USA, głównie dzięki temu, że w roku 2018 nawiązały współpracę z UE. Druga była Rosja. Trzecie miejsce nieoczekiwanie zajęły Indie, które wyprzedziły, borykające się z kłopotami gospodarczymi Chiny oraz Japonię. Pod koniec 2045 roku bazy na srebrnym globie miały wszystkie wymienione państwa.

Początkowo wydobycie oraz transport helu-3 odbywały się w warunkach pokojowych. Wkrótce jednak zaczęły pojawiać się konflikty. Zgodnie z Traktatem o Przestrzeni Kosmicznej z 1967 roku, Księżyc miał taki sam status jak wody międzynarodowe i żadne z państw nie mogło nim rozporządzać jak swoją własnością. Prowadziło to do wielu incydentów, nawet zbrojnych. Chińczycy jako pierwsi ostrzelali indyjski pojazd kosmiczny w roku 2090. Zginęło dziewięciu astronautów i górników. Wtedy udało się zażegnać nieporozumienie na drodze dyplomatycznej. Chiny wypłaciły Indiom odszkodowanie, przeprosiły za posiadanie broni na Księżycu oraz zdemontowały ukryte instalacje zbrojne, co potwierdziła wizytacja inspektorów ONZ.

Te działania zapobiegawcze przyniosły skutek odwrotny od zamierzonego. Zamiast odprężenia, pomiędzy obecnymi na Księżycu narodami zapanowało jeszcze większe napięcie. Do tej pory tylko podejrzewano istnienie instalacji wojskowych na powierzchni srebrnego globu. Kiedy to udowodniono, wszystkie kraje rozpoczęły ich budowę lub rozbudowę, żeby móc się obronić przed ewentualnym atakiem. Eskalacja zbrojeń doprowadziła do kolejnych incydentów (kolejno amerykański atak na rosyjski pojazd oraz indyjski na europejski). Doprowadziło to do wybuchu pierwszej wojny księżycowej (2111) i drugiej wojny księżycowej (2115). Na szczęście oba konflikty toczyły się tylko w kosmosie.

Ostatecznie w 2119 podpisano kosmiczny traktat genewski, który ustalił podział powierzchni Księżyca pomiędzy obecne tam państwa. Pozostawiono także pewną ilość wolnej ziemi, którą miały otrzymać kraje, które w przyszłości miałby dołączyć do „Księżycowego Klubu”. Tak się stało w 2130 roku (Australia, RPA), 2139 (Meksyk, Indonezja, Kanada). Utworzono także Organizację Państw Obecnych na Księżycu, która stała się miejscem, gdzie zainteresowane mocarstwa miały rozwiązywać zatargi i konflikty.

Od tamtej chwili kolonizacja Księżyca oraz wydobycie helu-3 odbywały się pokojowo. Przynajmniej do czasu kolonizacji Marsa.

Jest po co latać

Przedstawiony powyżej scenariusz to póki co SF, ale istnieje grono osób, które uważają, że to właśnie hel-3 i rosnące potrzeby energetyczne Ziemi zmuszą nas do wyprawy w kosmos i kolonizacji Księżyca.

Czym jest hel-3? To izotop helu. W skład jego jądra wchodzą dwa protony i neutron. Niezwykłe zainteresowanie, jakie budzi, wynika z tego, że może być wykorzystywany w kontrolowanej reakcji termojądrowej z deuterem. Nie pozostawia prawie żadnych odpadów radioaktywnych. Optymiści twierdzą, że zaledwie dwadzieścia pięć ton helu-3 może zaspokoić zapotrzebowanie energetyczne Stanów Zjednoczonych na rok. Inne szacunki mówią o 40 tonach. Jest to zatem bardzo obiecujące źródło energii. A przynajmniej byłoby, gdyby nie fakt, że zasoby tego gazu na Ziemi szacuje się na około… dziesięć kilogramów. I teraz należy unieść głowę i spojrzeć na Księżyc.

Prace nad przeprowadzeniem fuzji termojądrowej trwały w Stanach Zjednoczonych od 1951 roku. Naukowcy poszukiwali jak najbezpieczniejszego paliwa. Hel-3, odkryty w 1939, był brany pod uwagę, ale z powodu znikomej ilości na Ziemi, odrzucono tę kandydaturę. W 1969 astronauci z programu Apollo odkryli jego znaczne ilości na Księżycu. Naukowcy pracujący nad fuzją zauważyli ten fakt dopiero w 1984 roku. Pionierzy badań na fuzją i księżycowi geologowie potrzebowali aż piętnastu lat, żeby zauważyć swoje istnienie – stwierdza Harrison H. Schmitt, ostatni człowiek, który postawił swoją nogę na Księżycu i równocześnie wielki entuzjasta koncepcji wykorzystanie helu-3 w energetyce.

Hel-3 pochodzi ze Słońca i wędruje w przestrzeni kosmicznej niesiony słonecznymi wiatrami. Gdy izotop dociera do Ziemi, atmosfera i pole magnetyczne osłaniają naszą planetę przed jego opadami – stąd jego śladowa ilość na Ziemi. Inaczej jest na pozbawionym atmosfery i niemal pozbawionym pola magnetycznego Księżycu. Od miliardów lat był on „bombardowany” słonecznymi wiatrami, a przynoszone z nimi pierwiastki osiadały w księżycowym pyle. Helu-3 jest tam wystarczając dużo, żeby zaspokoić potrzeby energetyczne ludzkości na setki lat. Jeden z akademików szacuje, że mógłby on dostarczyć dziesięć razy tyle energii, ile wszystkie paliwa kopalne znajdujące się na Ziemi.

Zainteresowani podróżami kosmicznymi dzielą się na dwa obozy: entuzjastów i sceptyków. Ci pierwsi wskazują, że wobec rosnącej populacji oraz kurczących się zasobów naturalnych ludzkość nie ma innego wyjścia, jak skolonizować Księżyc, Marsa i inne planety. Sceptycy twierdzą, że taki scenariusz to mrzonki, bo podróże kosmiczne nie mają uzasadnienia ekonomicznego. Innymi słowy: nie ma w kosmosie nic dość cennego, żeby opłacało się to przywozić stamtąd na Ziemię. Czyżby się mylili? W końcu klub państw zainteresowanych helem-3 jest całkiem spory. Należą do niego Rosja, USA i Indie, a Ouyanga Ziyuana, szef chińskiego programu księżycowego powiedział wprost: Dostarczymy ludzkości najbardziej dokładny raport dotyczący helu-3. Ten, kto pierwszy podbije Księżyc, najwięcej na tym zyska. Niestety, sprawa z helem-3 nie jest taka prosta, jak się wydaje.

Wątpliwości

Problemy z helem-3 możemy podzielić na trzy obszary: polityczne, technologiczne i ekonomiczne. Zaczynając od tych pierwszych: zgodnie z Traktatem o Przestrzeni Kosmicznej, Księżyc do nikogo nie należy i tak ma pozostać. Trudno powiedzieć, jak zareagowałyby mocarstwa, gdyby jedno z nich rozpoczęło na powierzchni srebrnego globu prace wydobywcze. Na pewno powstałaby obawa, że jest to przykrywka do umieszczenia na Księżycu instalacji wojskowych (inna sprawa, że trudno powiedzieć po co). Żadne zaprzeczenia, szczere czy nie, nic by tu nie dały, ponieważ nie byłoby możliwości kontroli. W końcu ile państw stać na to, żeby wysłać w kosmos inspektorów rozbrojeniowych? Wystarczy poczytać, jaką psychozę wywołało w Stanach Zjednoczonych wystrzelenie radzieckiego Sputnika, żeby wyobrazić się, jakie zaniepokojenie wywołałoby rozpoczęcie przez dowolne mocarstwo górniczego projektu na ziemskim satelicie. Po drugie, istniałoby zagrożenie uzależnienia światowej energetyki od dostaw helu-3. Wiadomo, że ten, kto pierwszy założyłby swoją bazę, miałby uprzywilejowaną pozycję w jego sprzedaży. Na wieść o planach założenia przez USA bazy na Księżycu, jasno te obawy wyraził Erik Galimow, rosyjski geolog kosmiczny: plany NASA pozwolą Stanom Zjednoczonym na przejęcie w ciągu dwudziestu lat kontroli nad światowym rynkiem energetycznym i rzucą resztę świata na kolana, jak tylko wyczerpią się zapasy paliw opartych na węglowodorach.

Neutralność Księżyca, jego status prawny, mógłby być więc pretekstem, żeby storpedować albo przynajmniej utrudnić rozpoczęcie lub prowadzenie tam prac górniczych. Ten stan rzeczy od dawna krytykuje Harrison Schmitt. Według niego omawiane prawo jest niepotrzebne i hamuje wysiłki mające na celu zapewnienie paliwa dla planety.

Inny problem to brak technologii do przeprowadzania reakcji termojądrowej helu-3 z deuterem. W teorii wszystko wygląda pięknie – w praktyce istniejące próbne instalacje zużywają więcej energii niż produkują. Prace badawcze mogą zaś potrwać kilkanaście lat.

Dochodzimy do ekonomii. Koszt wybudowania bazy badawczej na Księżycu szacuje się na 30-90 mld dolarów. Samo wylądowanie na naszym satelicie ma kosztować około 10 mld dolarów. Przy czym cały czas mówimy o misjach badawczych. Ile pieniędzy trzeba przeznaczyć na wybudowanie bazy księżycowej przystosowanej do działalności górniczej, odpowiednich pojazdów, aparatury oraz floty wahadłowców, które będą przewoziły cenny ładunek na Ziemię? Co prawda, Gerald Kulcinski, dyrektor Fusion Technology Institute (FTI) na uniwersytecie w Wisconsin oblicza, że jedna tona tego surowca jest warta 4 miliardy dolarów (tyle kosztuje ropa naftowa potrzebna do wyprodukowania takiej samej ilości energii), a za każdą jednostkę energii wydaną na wydobycie Helu-3 dostaniemy 250 jednostek, ale cóż z tego, skoro nie ma jeszcze odpowiedniego reaktora.

Żeby było jeszcze trudniej, trzeba sobie zdawać sprawę, że cenny hel-3 nie leży po prostu na powierzchni srebrnego globu. Do wyprodukowania jednej tony gazu trzeba podgrzać 200 ton księżycowego pyłu do temperatury 800 stopni Celsjusza. Żeby to zrobić trzeba stworzyć odpowiednią infrastrukturę. A to kosztuje i to prawdziwie kosmiczne pieniądze. Mówi się o 200 mld dolarów. A są to tylko wstępne szacunki. Czy nie lepiej, prościej i taniej, byłoby przeznaczyć część tej kwoty na rozwój innych technologii, jak np. opracowanie wydajniejszych baterii słonecznych? Elektrownie słoneczne na Saharze są bardzo poważnie brane pod uwagę, jako źródło prądu dla Europy. Podobnie zresztą jak wiatrowe farmy na Morzu Północnym. Oczywiście, oba pomysły są dalekie od realizacji, ale wydają się tańsze i bardziej realne niż wyprawa na Księżyc.

Może jednak polecimy

Mimo wszystkich zastrzeżeń poszerza się klub państw, które spoglądają w stronę Księżyca. O bazie na satelicie Ziemi od dawna mówi NASA; budowa miała się rozpocząć po 2020 roku. Trudno powiedzieć, czy wobec kryzysu finansowego te plany będą realizowane. Prezydent Obama w ramach swojego „New Dealu” zapowiada pompowanie pieniędzy w zielone źródła energii, a nie eksplorację kosmosu.

Plany snuła również Rosja. W jej przypadku wyprawę miałyby sfinansować pieniądze ze sprzedaży ropy naftowej i gazu, a ceny obu surowców poleciały ostro w dół. Jeszcze rok temu analitycy prognozowali, że baryłka ropy naftowej będzie kosztować nawet 200 USD. Na ich obronę trzeba dodać, że kiedy podawali te prognozy, cena przekroczyła barierę stu dolarów i dalej szła w górę. Teraz kosztuje 40-50 dolarów (stan na kwiecień).

Z poważnych kandydatur pozostały Chiny, które są wielką tajemnicą. Z jednej strony muszą się zmagać z kryzysem ekonomicznym i jego skutkami, z drugiej – Chiny już nie raz zaskakiwały.

Pozostali kandydaci to Japonia, Indie oraz Pakistan. Nie wydaje się jednak, żeby były gotowe ekonomicznie i technologicznie dokonać „skoku na Księżyc”.

Mimo wszystko, jest szansa, że wybierzemy się na Księżyc. Zadecydować o tym może kilka czynników: wyścig mocarstw, podczas którego prestiż zwycięzcy będzie równie ważny jak realne korzyści, przełom technologiczny, tak w dziedzinie fuzji termojądrowej jak i lotów kosmicznych czy pogłębiający się kryzys energetyczny, który doprowadzi do zintensyfikowania prac nad księżycową ekspansją. Trzeba jednak od razu zaznaczyć, że realny termin rozpoczęcia eksploatacji zasobów helu-3 na srebrnym globie to aż pięćdziesiąt lat. A może tylko pięćdziesiąt?

[1] Wtedy to dwa irackie samoloty wojskowe wleciały w wieżowce World Trade Center. Niektórzy badacze, co prawda twierdzą, że były to samoloty cywilne kierowane przez terrorystów pochodzenia saudyjskiego, ale ta hipoteza wydaje się być mało prawdopodobna, jako że Stany Zjednoczone, ofiara zamachów, w odwecie zaatakowała Irak. Jak wskazują przeciwnicy tej tezy, agresja na suwerenny kraj, w odwecie za czyn, który dokonali obywatele państwa trzeciego przy pomocy samolotu cywilnego jest po prostu bez sensu.