1. Uvod
U današnje vrijeme sve više na dnevni red dolaze dva pitanja. Jedno je proizvodnja i kvalitetno iskorištavanje energije, a drugo je rudarenje i proizvodnja rijetkih zemnih metala.
Čovječanstvo je svjesno da će se zalihe fosilnih goriva (nafte i zemnog gasa) kad tad potrošiti ili da će njihovo iskopavanje zahtijevati sve više i više energije, te će s toga čitav taj proces biti neisplativ. Zbog toga se razmatraju alternativni, mahom obnovljivi, izvori energije. Države Evropske unije, kao i Sjedinjene Američke Države nastoje u svoju privredu uključiti solarnu energiju i energiju vjetra. Nažalost, iako se intenzivno radi na iskorištavanju tih izvora, njihova efikasnost i dalje nije na nivou koji je zadovoljavajući. Konkretno, od sve energije koja padne na solarni panel, samo u prosjeku 20% se, kod kvalitetnijih panela, direktno pretvori u električnu energiju, dok je kod vjetrenjača taj broj malo veći i kreće se od 20% do 40%. Ono što mnogi naučnici i direktori najvećih kompanija (konkretan primjer je Elon Musk) često ističu jeste ulaganje u razvijanje čiste i sigurne nuklearne energije, konkretno nuklearne fuzije. Ta tehnologija nije još uvijek dovoljno razvijena, a i kada bude razvijena, za održavanje tih elektrana u pogonu će biti potrebno nalaženje dodatnih prirodnih resursa.
Kada su u pitanju rijetki zemni metali, Kina je njihov najveći proizvođač i izvoznik. Kina tvrdi da će se njihove zalihe ovih dragocijenih elemenata potrošiti za 15 do 20 godina i možemo samo da pretpostavljamo kakvi će problemi nastati s obzirom da znamo koliko su oni bitni za proizvodnju savremenih uređaja, alata, baterija i sličnih stvari.
Jednostavan zaključak koji odavde možemo izvući, jeste da moramo te resurse tražiti negdje drugo. Negdje van planete Zemlje. Potencijalni kandidati za rudarenje su Mars, Venera, Asteroidni pojas i mjeseci Jupitera i Saturna. Međutim, naš Mjesec je zapravo najbolji kandidat.
2. Zašto Mjesec?
Prva i najlogičnija prednost Mjeseca jeste njegova blizina matičnoj Zemlji. Ona je ujedno i ključna. Ukoliko bismo na Mjesecu pravili postrojenja u kojima bi ljudi živjeli i radili, proces dolaženja i vraćanja na Mjesec ne bi bio ni upola naporan kao odlazak na Mars. Posadi poznate Apollo 11 misije trebalo je nešto manje od 5 dana da stignu na Mjesec, dok prosječnoj sondi do Marsa treba barem 6 mjeseci. To znači da bi u slučaju bilo kakvih poteškoća vrlo brzo mogli da vratimo astronaute na Zemlju ili da pošaljemo potrebnu opremu i zalihe za nastavak rada.
S druge strane, australijska državna agencija CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), u jeku planova NASA-e da se “vrati” na Mjesec, ističe dostignuća Australije u rudarenju na daljinu. Skoro čitav proces rudarenja Pilbare, pustinjskog predjela u Australiji, se odvija daljinskim putem iz Perta. Naglašavaju da bi njihova dostignuća mogla biti ključna u procesu iskopavanja ruda iz Mjesečevog regolita. Kako se komande ovim, gotovo samostalnim, mašinama prenose radio-talasima, vidimo da i ovdje blizina igra veliku ulogu, jer ovi talasi imaju konačnu brzinu. Na taj način bi period između slanja komande i izvršenja bio mnogo manji nego u slučaju Marsa i drugih potencijalnih kandidata.
Za kraj treba reći, da Mjesec ne samo da je blizu, nego ima i skoro sve potrebne resurse o kojima smo pričali na početku. Najnovija istraživanja, koja je NASA sprovela, pokazuju da se na Mjesecu nalazi velika količina željeza, titanijuma, ali i helijumovog izotopa 3He.
3. Helijum 3
Da bismo objasnili značaj ovog elementa za čovječanstvo, moramo prvo objasniti pojam već pomenute nuklearne fuzije. Naime, postoje dva načina iskorištavanja nuklearne energije. Prvi je putem nuklearne fisije, a drugi putem nuklearne fuzije. Fisija predstavlja dijeljenje atomskog jezgra, dok fuzija predstavlja spajanja jezgara.
U oba slučaja se oslobađa velika količina energije. Fisione elektrane koriste teške radioaktivne elemente, kao što su uranijum i plutonijum, dok se za fuzijski pogonjene elektrane razmatraju deuterijum, tricijum (izotopi vodonika) i helijum-3. Trenutno sve nuklearne elektrane rade na principu nuklearne fisije. Iako taj način proizvođenja energije daje dobre rezultate u smislu iskoristivosti, postoji mnogo drugih faktora koji nas doslovno tjeraju da pređemo na fuzijsku energiju. Konkretno, postojeće elektrane proizvode velike količine nuklearnog otpada koji mi još uvijek ne znamo dovoljno dobro skladištiti. Ako bismo sad otišli u krajnost, ne samo da taj otpad predstavlja ekološki problem, već može predstavljati i bezbjednosti problem. Iako se dosad nikad nije desila upotreba “prljavih bombi”, za vjerovati je da neke militantne grupe posjeduju potrošeno nuklearno gorivo (koje je i dalje radiokativno) i da samim tim, rizik od proliferacije sa ovakvim elektranama uvijek postoji. Veliki problem predstavlja i pregrijavanje nuklearnih reaktora. Ono može dovesti do katastrofa kakve smo vidjeli u Černobilu i Fukušimi.
Tu do izražaja dolazi nuklearna fuzija. Spajanje deuterijuma i tricijuma ne stvara nuklearni otpad na koji smo navikli. U rekaciji ovih izotopa dolazi do ispuštanja brzih neutrona, koji jesu na svojevrstan način opasni, ali spajanjem deuterijuma i helijuma-3 ili helijuma-3 samog sa sobom predstavlja tzv. aneutronsku fuziju. U ovakvoj fuziji ne dolazi do oslobađanja brzih neutrona, već do oslobađanja naelektrisanjih čestica kao što su elektroni, protoni ili alfa-čestice (koje nisu ništa drugo nego jezgra helijuma).
Helijum-3 se na Zemlji nalazi samo u tragovima, dok ga na Mjesecu, iako isto malo, ima mnogo više nego kod nas. Razlog tome je činjenica da Mjesec nema atmosferu, samim tim ni ozonski omotač, a na to sve ni magnetno polje. Ovo sve su faktori koji štite Zemlju od solarnih vjetrova u kojima se nalazi izobilje helijuma-3. Upravo tako je naš satelit kroz milione i milijarde godina postojanja u svom zemljištu akumulirao ovaj dragocijeni element.
Podaci kojima NASA raspolaže kažu da bi za dobijanje jedne tone helijuma-3 trebalo obraditi stotine miliona tona Mjesečevog zemljišta, a procjene kažu da bi trebalo otprilike 25 tona helijuma-3 godišnje kako bi se u potpunosti zadovoljile potrebe Sjedinjenih Američkih Država. Ukupna količina koja bi se mogla iskopati na Mjesecu je negdje oko jednog miliona tona.
Iako ove cifre nisu na prvu obećavajuće, rudarenje ovog elementa bi bio veliki korak u proizvodnji energije. Treba uzeti u obzir da bi se nuklearna energija dobijena na Mjesecu, mogla koristiti kao gorivo za buduće svemirske misije koje sada ne bi polijetale sa Zemlje, već sa Mjeseca.
Isto tako, paralelno sa izdvajanjem helijuma iz zemljišta, mogu se izdvajati i drugi elementi, uključujući i vodonik, koji je takođe potencijalni izvor energije, ali i druge elemente koje ćemo razmotriti u nastavku.
4. Željezo i njegovi oksidi
Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) je u junu 2020. godine tražeći led u Mjesečevim polarnim kraterima, došao do zapanjujućih otkrića. Ispostavilo se da na Mjesecu ima mnogo više metala nego što se očekivalo. Zastupljenost metala u Lunarnim morima (vidimo ih kao velika tamna prostranstva pomoću teleskopa) je veća nego u bilo kojem dijelu Zemlje.
Opservacije predviđaju da je prvih nekoliko stotina metara Mjesečeve površine prekriveno sa veoma malom količinom oksida željeza, ali da se nakon toga nalaze vjerovatno mnogo veće zalihe.
Fe2O3 je najpristuniji oblik željeza koji se može naći na Mjesecu. Iz njega se pomoću termitne reakcije može dobiti čisto željezo. Termitna reakcija je reakcija aluminijuma i pomenutog oksida. Hemijski se može ovako predstaviti:
Fe2O3 + 2Al → Fe + Al2O3 + toplota.
Vidimo da se kao proizvod dobija i aluminijum(III)-oksid, koji je sam po sebi isto veoma značajno jedinjenje i ima veliku primjenu u industriji.
Osim ovog oksida željeza, u regolitu se može naći i elementarno željezo. Proces izdvajanja bio bi značajno jednostavniji jer bi se željezna prašina mogla izdvajati aparatima koji rade na principu magneta.
Dobijeno željezo može se koristiti u razne svrhe. Ukoliko bi jednog dana na Mjesecu zaista postojali industrijski pogoni, mogli bismo razvijati metalurgiju praha, kao i razna 3D štampanja za koja se koriste metali. Konkretno, u razvoju su metode kao što je topljenje elektronskim snopovima. Elektronski snop se, kao izvor toplote, usmjerava u metalni prah i na taj način dolazi do stvaranja čvrstih oblika metala, koji se dalje mogu prerađivati. Istom metodom može se obrađivati i titanijum, koji se takođe može naći na Mjesecu.
5. Rijetki zemni metali
Ovi elementi su u današnje vrijeme i više nego značajni. Upotrebljavaju se za proizvodnju telefona, baterija za električne automobile, baterija za solarne panele, vojne opreme i fluorescentnih svjetala.
Zvaničnici NASA-e tvrde da bi na Mjesecu mogli naći tone platinskih metala. Nažalost, za ovakve tvrdnje nema još uvijek čvrstih dokaza, kao na primjer, za prisustvo željeza i titanijuma, ali iskustvo nam kaže da rijetki elementi, iako siromašno raspoređeni na Zemlji, u svemiru (konkretno asteroidima i meteorima) su mnogo više zastupljeni. Pretpostavlja se da je u toku razvijanja Zemlje (u ranom periodu nastanka Sunčevog sistema) iridijum bio mnogo zastupljeniji u kori, ali da je nakon što se Zemlja ohladila, gotovo sav potonuo u jezgro, dok na drugim nebeskim tijelima, naročito na onim sa manjom masom od Zemlje, to nije slučaj.
6. Solarna energija
Japanska korporacija SHIMIZU dala je plan kako da se Mjesec koristi kao velika solarna elektrana. Već smo rekli da Mjesec nema ni ozonski omotač ni magnetno polje. To implicira da ga Sunce eonima bombarduje svojim vjetrovima, odnosno bombarduje ga čistom energijom koju niko nije iskoristio.
Plan ove korporacije jeste da se oko Mjesečevog ekvatora sa njegove tamne strane napravi ogroman pojas solarnih panela koji bi sakupljali svu moguću energiju. Na vidljivoj strani bi se nalazila postrojenja za bežični prenos te energije na Zemlju. Ideja je da se prenos vrši pomoću laserskih zraka i radio-talasa u stanice na Zemlji koje bi vršile konverziju energije.
7. Zaključak
Ukoliko želimo da opstanemo kao vrsta, moraćemo u potragu za dodatnim resursima prije ili kasnije poći van naše planete Zemlje. Mjesec se kao najbliže nebesko tijelo koje ujedno ima većinu potrebnih resursa čini kao najbolja opcija. Utvrdili smo da na njemu imamo velike količine željeza i helijuma-3, ali titanijuma, rijetkih metala i enormnu količinu solarne energije koju samo treba kvalitetno sakupiti.
S druge strane, važno je napomenuti da osim mogućih tehničkih poteškoća, možemo naići na pravno-političke i moralne i etičke barijere u ovom procesu.
Činjenica koja se ističe najčešće jeste ugovor koji je potpisan u januaru 1967, a tiče se iskorištavanja i prisvajanja nebeskih tijela. Prema tom ugovoru, nijedan nacija nema pravo da prisvoji bilo koje nebesko tijelo za sebe i samim tim nema pravo da vrši bilo kakvu eksploataciju. Međutim, u tom ugovoru se nigdje eksplicitno ne navodi da privatne kompanije ne smiju da vrše eksploataciju resursa. Svjesni smo da kompanije tipa SpaceX i Blue Origin sve više napreduju i da je samo pitanje vremena kada će se odlučiti na ovakav korak.
Sa moralnog i etičkog aspekta uvijek se postavlja pitanje kako će to da utiče na običan svijet na Zemlji. Prvo što svi primijete jeste da bi eventualna postrojenja mogla vizuelno da promijene lice Mjeseca, što bi naravno moglo da utiče na ljude, naročito na pojedine kulture koje su čvrsto vezane za Mjesec kao dio neke tradicije. Taj problem bi mogao biti riješen tako što bi se rudarenja vršila na tamnoj strani ili na polovima našeg satelita.
U svakom slučaju, bilo kakvi koraci ka ovim poduhvatima trebaju biti precizan i jasan dogovor između šire javnosti, svjetskih kompanija i organizacija, a ne samostalne odluke pojedinaca ili pojedinih nacija.
Aleksandar Ćurguz