Helium-3 ist eine sehr nützliche Substanz für die Kernfusion, die viel Energie erzeugen kann. Leider haben wir auf der Erde nicht viel davon, aber auf dem Mond kann es aus einfachen Mondgesteinen verarbeitet werden. Angenommen, wir haben einen Weg gefunden, wie wir große Mengen des Materials relativ sicher abbauen können, aber wir müssen das Gestein noch zu Helium-3 verarbeiten. Wo wäre der beste Ort dafür, auf dem Mond selbst oder auf der Erde? Das Verhältnis von Mondgestein zu Helium-3 ist nicht so spektakulär ( laut Popular Mechanics enthält ein Fleck von einer dreiviertel Quadratmeile bis zu einer Tiefe von etwa 9 Fuß etwa 220 Pfund Helium-3), und es ist ziemlich kostspielig, genügend Mondgestein zur Verarbeitung auf die Erde zu bringen. Um das verarbeitete Helium-3 zurück zur Erde zu transportieren, müssten viel weniger Dinge in Raumschiffen bewegt werden. Es würde jedoch die Einrichtungen und das Wissen erfordern, um dies zu verarbeiten, um auf dem Mond vorhanden zu sein.
Was ist also die praktikablere Option, alle Mondgesteine zurück zur Erde zu bringen und hier zu verarbeiten, oder die Verarbeitung auf dem Mond durchführen zu lassen und das Helium-3 hierher zurückzubringen?
Der Mond wäre höchstwahrscheinlich ein viel besserer Ort. Wie Sie sagten, 220 Pfund Helium-3 in einer Masse von vielen, vielen Tonnen Gestein, machen es so, dass selbst ein paar Tonnen Ausrüstung, die auf den Mond geworfen werden soll, den Preis für die Rückkehr nach Hause erheblich reduzieren würden. 220 Pfund vom Mond zu heben, um zur Erde zurückzukehren, ist relativ einfach, alle Apollo-Missionen haben es geschafft, und noch einige mehr. Wie viel Masse steckt in diesen 3/4 Quadratkilometern, 9 Fuß tief? Nun, die Dichte des Mondregolithen liegt bei ungefähr Das Volumen von 3/4 Quadratmeilen ist 9 Fuß tief , oder etwa 6.500.000 Tonnen! Ich kann mir nicht einmal vorstellen, wie viel Raketenkraft erforderlich wäre, um so viel zu heben!
Ich vermute, dass die Maschinen zur Verarbeitung des Gesteins und die Kraft vielleicht 100 Tonnen betragen würden, wenn nicht ein bisschen mehr. Selbst wenn ich um den Faktor 100 abweiche, ist es immer noch viel billiger, das Helium-3 auf dem Mond zu verarbeiten, als das Gestein zur Erde zurückzubringen. Laut diesem Artikel besteht die Hauptsache bei der Trennung darin, das Gestein auf 600 °C zu erhitzen, was keine teure Ausrüstung erfordern würde.
Gibt es als nächstes etwas wertvolles Erbe in den anderen Mondgesteinen ? Nicht wirklich. Das meiste davon ähnelt der Zusammensetzung auf der Erde, einschließlich etwas mehr Aluminium und Vulkangestein. Außerdem ist der Mond sehr trocken.
Das andere Argument ist, dass das gefilterte Mondgestein dann verwendet werden könnte, um Strukturen auf dem Mond herzustellen, was es wahrscheinlich noch einfacher machen könnte, die Verarbeitung in Zukunft fortzusetzen.
Zwei große Wenns hier. WENN wir eine tragfähige kommerzielle Fusionsenergie (außer der Sonne) erreichten und WENN Helium-3 ein unverzichtbarer Teil dieses Prozesses war. Aber um der Argumentation willen sagen wir, Helium-3 ist der Fusionsbrennstoff der Zukunft.
Ich zitiere John Schillings Kommentar aus Rand Simbergs Blog Transterrestrial Musings.
Der Helium-3-Abbau auf dem Mond besteht die Rechenprobe einfach nicht. Die höchste 3He-Konzentration, die jemals im Mond-Regolith gemessen wurde, beträgt fünfzehn Teile pro Milliarde, und der Prozess, durch den es abgelagert wird, ist von Natur aus resistent gegen geologische Konzentration. Angenommen, es gelingt jemandem, einen 3He-Fusionsreaktor zu erfinden, der mit 50 % Wirkungsgrad arbeitet (kichert), das entspricht einer Nettoenergieabgabe von 4,5E6 Joule pro Kilogramm hochgradigem Regolith. Die Energieabgabe eines Kilogramms der niedrigsten Kohlequalität, die in einer guten Kolbendampfmaschine aus dem 19. Jahrhundert verbrannt wird, beträgt etwa 4,5E6 Joule pro Kilogramm. Und das ändert sich auch nicht, wenn man die Kohle durch getrockneten Torf ersetzt. Der Vorschlag ist also, eine enorme Bergbauinfrastruktur auf dem Mond zu errichten und eine grundlegend neue Art von Motor zu erfinden, gestützt auf fünfzig Jahre gescheiterter Versprechungen, um einer Energiequelle willen, die ungefähr so gut ist wie das Verbrennen von hochwertigem Schmutz in einem Motortyp, der seit über einem Jahrhundert veraltet ist. Und nein, diese Analyse ändert sich nicht wesentlich, wenn wir zugängliche Reserven oder Umweltauswirkungen einbeziehen. Ich verstehe, dass Sie verzweifelt glauben wollen, dass es im Weltraum immense Reichtümer zu haben gibt, sobald die Anzüge das Licht der Welt erblicken und das Geld auftreiben. Die gute Nachricht ist, dass dies wahrscheinlich wahr ist. Aber die Liste der großen Reichtümer, die im Weltraum zu haben sind, enthält kein Mond-Helium-3 (oder Helium-4, was das betrifft). Die Zahlen stimmen nicht, egal was die Hochglanzartikel sagen, und Mathe übertrumpft den Glauben. Ich verstehe, dass Sie verzweifelt glauben wollen, dass es im Weltraum immense Reichtümer zu haben gibt, sobald die Anzüge das Licht der Welt erblicken und das Geld auftreiben. Die gute Nachricht ist, dass dies wahrscheinlich wahr ist. Aber die Liste der großen Reichtümer, die im Weltraum zu haben sind, enthält kein Mond-Helium-3 (oder Helium-4, was das betrifft). Die Zahlen stimmen nicht, egal was die Hochglanzartikel sagen, und Mathe übertrumpft den Glauben. Ich verstehe, dass Sie verzweifelt glauben wollen, dass es im Weltraum immense Reichtümer zu haben gibt, sobald die Anzüge das Licht der Welt erblicken und das Geld auftreiben. Die gute Nachricht ist, dass dies wahrscheinlich wahr ist. Aber die Liste der großen Reichtümer, die im Weltraum zu haben sind, enthält kein Mond-Helium-3 (oder Helium-4, was das betrifft). Die Zahlen stimmen nicht, egal was die Hochglanzartikel sagen, und Mathe übertrumpft den Glauben.
Also ein riesiges Volumen und eine riesige Masse an Regolith, das nur winzige Mengen an Helium-3 enthält.
Um Ihre Frage zu beantworten: Es wäre weniger teuer, das Helium-3 auf dem Mond zu extrahieren. Das würde die Transportkosten für die Beförderung von Massenbergen zur Erdoberfläche einsparen.
Aber ich glaube nicht, dass Helium-3 jemals ein wirtschaftlicher Motor für die Entwicklung des Mondes sein wird.
Der Reiz der 3 He-D-Fusion ist das Fehlen von Neutronen, die Energie verschwenden (wenn Sie ungeladen sind und alles, können Sie ihre Energie nicht sammeln) und wenn die Neutronen mit dem Reaktor kollidieren, machen sie den Reaktor selbst radioaktiv (so 'einfach ' DT-Fusion erzeugt Atommüll).
Lunar 3He kann im Wesentlichen gewonnen werden, indem der Regolith aufgeschaufelt und gebacken wird, um vom Sonnenwind implantierte Gase freizusetzen, die an den Ilmenitkörnern im Mondregolith haften. Dies geschieht am besten auf Luna und nicht anderswo, da die Seltenheit von 3He in den Mondfeinen bedeutet, dass Sie enorme Mengen an Materialien zur Verarbeitung anderswo transportieren würden.
John S. Lewis' "Mining the Sky" diskutiert dies ausführlicher.
Helium-3 ist KEINE Substanz, die für die Kernfusion sehr nützlich ist. Zumindest keine künstliche Fusion.
Die einfachste Kernreaktion bei der niedrigsten Energie ist Deuterium, Tritium, und dies ist immer noch nicht annähernd rentabel, obwohl Jahrzehnte und Milliarden von Dollar ausgegeben wurden.
Die 3He-Fusion ist viel schwieriger.
Ken Fabian