El futuro de los ordenadores cuánticos depende del helio-3 de la Luna. Ya hay un plan para empezar a traerlo en 2029
El helio es el segundo elemento químico más ligero y abundante del universo, si nos ceñimos a la materia ordinaria. Tan solo lo supera en esta clasificación el hidrógeno. Este gas noble acapara entre el 24 y el 26% de la masa total de las estrellas, que, además, se encargan de fabricarlo fusionando en su interior los núcleos de hidrógeno mediante las reacciones de fusión nuclear que llevan a cabo de forma natural, y de las que os hablamos con bastante profundidad en el artículo que dedicamos a la vida de las estrellas.
Aun así, la mayor parte del helio del universo no lo han fabricado las estrellas: lo produjo el Big Bang, de ahí que los científicos se refieran a él como «helio primordial». Pero lo más curioso es que, a pesar de lo abundante que es en el universo, en la Tierra escasea. Su gran ligereza provocó que la mayor parte del helio que contenía la nube de polvo y gas a partir de la que se formó nuestro planeta escapase del confinamiento gravitatorio.
Sea como sea el auténtico protagonista de este artículo no es el helio normal del que todos hemos oído hablar; lo es el helio-3, un isótopo que puede jugar un papel crucial en las reacciones de fusión nuclear que posiblemente nos ayudarán a resolver para siempre nuestros problemas energéticos. Y también en otros ámbitos, como, por ejemplo, en los sistemas de refrigeración mediante dilución que utilizan los ordenadores cuánticos superconductores, así como en otras tecnologías emergentes.
Interlune planea probar la extracción del helio-3 lunar en 2027
La mayor parte del helio que podemos encontrar en el universo ha adoptado la forma de un isótopo conocido como helio-4, que se caracteriza por tener en su núcleo dos protones y dos neutrones. Aunque, como hemos visto, la mayor parte se perdió durante la formación de la Tierra, este gas también puede surgir como resultado de la desintegración radiactiva natural de elementos químicos más pesados, como el uranio, el radio o el torio, que son relativamente escasos en nuestro planeta.
La única diferencia existente entre el helio-4 y el helio-3 consiste en que este último isótopo tiene un neutrón menos en su núcleo. Eso es todo. Sabemos que los núcleos de helio-4 tienen dos protones y dos neutrones, por lo que los de helio-3 tendrán dos protones y un único neutrón. Puede parecer una diferencia irrelevante, pero no lo es. Es una diferencia muy importante porque las propiedades fisicoquímicas del elemento varían como consecuencia de su inferior masa atómica. Y, en el caso de estos dos isótopos del helio, también cambia su comportamiento desde el punto de vista de la mecánica cuántica.
El viento solar disemina el helio-3 por el sistema solar e incluso más allá, lo que provoca que llegue a los planetas circundantes en cantidades relativamente importantes
La mala noticia es que si el helio-4 es relativamente escaso en la Tierra, el helio-3 lo es aún mucho más. Las estrellas, como nuestro Sol, lo producen en grandes cantidades como consecuencia de las reacciones de fusión nuclear entre los núcleos de hidrógeno que tienen lugar cuando se encuentran en la etapa de secuencia principal durante la que queman la mayor parte de su combustible. Una vez creado, el viento solar disemina el helio-3 por el sistema solar e incluso más allá, lo que provoca que llegue a los planetas circundantes en cantidades relativamente importantes.
La razón por la que este gas apenas se acumula en la Tierra es que nuestro planeta tiene un doble escudo protector: la atmósfera y el campo magnético terrestre. Estas dos barreras representan una defensa muy eficaz frente al viento solar y la radiación cósmica, que llega a la atmósfera principalmente bajo la forma de protones y partículas alfa de alta energía. La Luna, a diferencia de la Tierra, no tiene atmósfera, por lo que carece de este escudo protector. Además, su campo magnético es mucho más débil que el de la Tierra y no es dipolar.
El terrestre, en cambio, sí puede ser aproximado a un dipolo magnético, por lo que las líneas del campo magnético se dirigen del polo norte hacia el polo sur. Todo esto provoca que la superficie de la Luna esté mucho más expuesta a los rayos cósmicos y el viento solar que la superficie de la Tierra, ocasionando que se acumule en ella cantidades muy significativas del helio-3 transportado por el viento solar, que queda depositado en las rocas y el polvo lunar, a pocos metros de profundidad.
Es necesario procesar hasta un millón de toneladas de regolito para obtener un solo kilogramo de helio-3
El primer desafío que la humanidad tendrá que resolver para apropiarse del helio-3 acumulado en la Luna no es otro que el procesado del regolito lunar, que es la capa poco compacta de suelo y fragmentos de roca que recubre la superficie del satélite. Interlune, una empresa fundada en Seattle (EEUU) en 2020, planea extraer el regolito y procesarlo utilizando unos robots cosechadores compactos que, según esta compañía, son muy eficientes.
El problema es que el polvo lunar es muy abrasivo, y, además, es necesario procesar hasta un millón de toneladas de regolito para obtener un solo kilogramo de helio-3. Aun así, esta empresa planea probar la extracción de este isótopo con una misión lunar en 2027, y en 2029 pretende construir una planta piloto en la Luna. Suena bien, pero a priori estas fechas parecen excesivamente optimistas. Además, todavía no está claro cuánto costará transportar el helio-3 lunar hasta la Tierra empleando vehículos espaciales. Sea como sea podemos estar seguros de que no será ni fácil hacerlo ni barato.
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