Space Force: la verdad detrás del giro de la trama del helio-3

Fuerza espacial , el último programa en Netflix de Oficina el co-creador Gregg Daniels, parece ser un éxito popular, si no crítico. A partir del 3 de junio de 2020, utilizando las propias proclamas de Netflix, el programa es el número 1 en el servicio de transmisión:

Space Force: ¡a la gente le encanta! Netflix



El programa trae a colación algo de ciencia fascinante sobre la Luna. Cerca del final de su primera temporada, protagonizada por Steve Carrell y John Malkovitch, la Fuerza Espacial titular se encuentra en una carrera con China para encontrar una sustancia conocida como helio-3. Mientras que gran parte de Fuerza espacial está divorciado de la realidad, el helio-3 es muy real.



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¿Qué es el helio-3?

Comenzando con lo básico de la escuela secundaria: el helio es el segundo elemento más abundante en el universo. Es incoloro, insípido e inodoro. Alrededor del 24 por ciento del universo es helio. El tipo más común de helio se conoce como helio-4, debido a que tiene dos neutrones y dos protones.

El helio-4 es prácticamente la experiencia de la humanidad con el elemento, considerando que el 99,99986 por ciento de todo el helio en la Tierra es así. Pero en 1934, al experimentar con eso que se conoce como hidrógeno pesado, el científico australiano Mark Oliphant planteó la hipótesis de que lo que muchos habían pensado que era un isótopo radiactivo se encontraría de hecho en el helio natural. Oliphant estaba proponiendo que existía un isótopo estable de helio, con dos protones pero solo un neutón. En 1939, los físicos estadounidenses Luis Alvarez y Robert Cornog confirmó sus sospechas con el descubrimiento definitivo de 1939.



Un joven Luis Álvarez, a la derecha, en 1933. Cinco años después, confirmó la existencia de helio-3.Wikimedia / Public Domain

El helio-3 es primordial y se remonta a los primeros días del cuerpo planetario. En la Tierra, se formó en el manto del planeta, por encima del núcleo y por debajo de la corteza. Si bien se puede fabricar artificialmente, es una sustancia increíblemente rara en la Tierra: una informe de 2011 mostró que, en total, existen .01 toneladas métricas de helio 3 en la Tierra, y solo comprende el .0001 por ciento de la reserva de helio del gobierno estadounidense.

Es posible fabricar helio-3 artificialmente, por ejemplo, cuando se desmantela un arma nuclear. Pero Estados Unidos dejó de hacerlo en 1988.



¿Por qué es importante el helio-3?

El helio-3 tiene propiedades raras y valiosas, como la capacidad de reducir las temperaturas hasta casi el cero absoluto. Eso podría ser tremendamente útil en criogenia e incluso ofrecen una alternativa no radiactiva a las imágenes médicas. También podría usarse para detectar armas nucleares.

Pero el uso más buscado es el de energía. El helio-3 podría producir lo que se conoce como fusión nuclear, que es diferente a la fisión nuclear que vemos comúnmente en los reactores nucleares de hoy. Como explica Christopher Barnatt en su sitio Explicando el futuro , 'la fusión nuclear utiliza efectivamente la misma fuente de energía que alimenta al Sol y otras estrellas, y no produce la radiactividad y los desechos nucleares que son el subproducto de la generación actual de energía de fisión nuclear'.

El helio-3 podría desbloquear el tipo de fusión nuclear que se ve en el Sol aquí mismo en la Tierra. Hay muchos desafíos que enfrentar en ese proceso. Observatorio de Dinámica Solar, NASA

Sin embargo, la fusión nuclear es compleja: es un desafío capturar lo que se conoce como neutrones 'rápidos' que se liberan durante el proceso, creando un desperdicio de energía. El helio-3 resuelve este problema con su nombre: solo tiene un neutrón y no tiene nada de rápido. Podría ser un combustible perfecto.

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¿Existe helio-3 en la Luna?

En Fuerza espacial , los científicos señalan que el helio-3 es abundante en la Luna. Tienen razón. En 1986, los científicos estimaron que hay un millón de toneladas de helio-3 que se encuentra en el suelo lunar, que se llama regolito.

¿Por qué nadie lo ha traído todavía?

Primero que nada, ir a la Luna es difícil. Ir allí con personas es aún más difícil: solo 12 personas han pisado su superficie, todo parte de las misiones Apolo de la NASA. Pero los científicos sabían sobre el helio-3 en ese entonces, entonces, ¿por qué Estados Unidos no estaba nadando en el material después de esas misiones?

Por un lado, está el asunto difícil de extraerlo y traerlo de vuelta. Como Mente abierta observa, la Luna ha acumulado una cantidad increíble de este material en su capa superficial, aunque a una concentración tan baja que sería necesario procesar enormes cantidades de regolito para cosecharlo calentándolo a 600 ° C (1112 F).

Un artículo académico de 2014 presentado en la 40ª Asamblea Científica de COSPAR en Moscú, titulado Viabilidad de la minería lunar de Helio-3, exploró las muchas dificultades.

La potencia de calefacción requerida, si se extrae tanto de día como de noche, sumaría 39 GW. La masa del sistema de energía resultante para las operaciones lunares sería del orden de 60.000 a 200.000 toneladas. Se necesitaría una flota de tres vehículos de ascenso / descenso lunar y 22 vehículos de propulsión continua para la transferencia en órbita. Los costos de los elementos de la misión se han distribuido a lo largo de la vida útil prevista, señala el resumen del documento.

Los científicos admiten que, técnicamente, la misión es extremadamente desafiante y compleja. Sin embargo, dicen, la mayoría de las tecnologías necesarias existen o podrían desarrollarse en un período de tiempo razonable.

El jefe de ISRO, K. Sivan, se prepara para el lanzamiento de Chandrayaan-2.Pallava Bagla / Corbis News / Getty Images

¿Quién extrae helio-3 en el mundo real?

En Fuerza espacial , Los científicos estadounidenses sospechan que el gobierno chino está extrayendo helio-3, aunque esta sospecha nunca se confirma. ¿Este punto de la trama tiene una verdad del mundo real detrás? Sí, pero puede que esté desactualizado.

Artículos publicados en 2016 de PBS y Revista de seguridad espacial ambos señalan que China está explorando el helio-3. Seguridad espacial cita al profesor Ouyang Ziyuan, el científico jefe de la Programa de exploración lunar chino (CLEP) , diciendo que el helio-3 podría resolver la demanda de energía de la humanidad durante al menos unos 10.000 años.

Pero desde entonces, los funcionarios del Partido Comunista en su mayoría han permanecido callados sobre la tarea, tal vez dándose cuenta de su dificultad.

Algunos países piensan que es una quimera. Alexander Bloshenko, director ejecutivo de programas de investigación y ciencia de la corporación rusa Roscosmos, dicho en 2019 que por el momento esta posibilidad no parece más que ciencia ficción.

En este momento, el jugador más grande en helio-3 parece ser India. Hasta ahora, la India ha enviado dos misiones de exploración lunar no tripuladas al espacio, Chandrayaan-1 y Chandrayaan-2 . Tiempo Chandrayaan-2 se estrelló al aterrizar, ambas misiones estaban destinadas a explorar las posibilidades del helio-3.

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K Sivan, presidente de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO), dicho en 2018 que los países que tienen la capacidad de traer esa fuente de la Luna a la Tierra dictarán el proceso. No quiero ser solo una parte de ellos, quiero liderarlos '.

Si bien el programa espacial de la ISRO aparece en Fuerza espacial , no se mencionan las ambiciones de helio-3 del país. Quizás la próxima temporada.