ლანკასტერის უნივერსიტეტის ერთ-ერთი ყველაზე ძვირადღირებული აქტივი ლუდის კასრებშია დასაწყობებული.

გულდასმით დაკეტილ ლაბორატორიაში, თაროებზე, ერთმანეთთან წვრილი სპილენძის მილებით დაკავშირებული, ლითონის კასრებია განლაგებული.

კონტეინერებში არ ინახება ლუდი, არამედ გაზი, სახელად ჰელიუმ-3 — ერთ-ერთი ყველაზე ძვირადღირებული ნივთიერება მსოფლიოში. ერთი ლიტრი დაახლოებით 2000 დოლარი ღირს, თუმცა ფასი მერყეობს.

"ლაბორატორია დაახლოებით 50 წელია მუშაობს. იმ დროს ჰელიუმი საკმაოდ იაფი იყო", — ამბობს უფროსი ლექტორი, დიმა ზმეევი — "ჩვენმა ძალიან გონიერმა წინამორბედებმა მარაგი შეიქმნეს".

დიმა ზმეევი ლანკასტერის უნივერსიტეტის ჰელიუმ-3-ის ძვირადღირებული მარაგის წინ

ფოტო: Jacob Clothier/Lancaster University

უახლოეს მომავალში მსგავსი მარაგის შექმნას სავარაუდოდ მეტი ადამიანი მოინდომებს. ჰელიუმ-3 კვანტურ კომპიუტერებსა და ბირთვულ სინთეზში გამოიყენება. დღეს მისი მთავარი წყარო მკაცრად კონტროლირდება — ის ბირთვული იარაღიდან მოიპოვება, კონკრეტულად კი, ამ იარაღში ტრიტიუმის (წყალბადის ერთი ფორმა) დაშლის შედეგად.

ტენესის შტატის ოუკ-რიჯის ნაციონალური ლაბორატორიის მეცნიერის, დევიდ მაკკოლუმის შეფასებით, ამ გზით მსოფლიოში ყოველწლიურად ჰელიუმ-3-ის ათეულათასობით ლიტრი იწარმოება. მომავალში მარაგზე მოთხოვნა საკმაოდ გაიზრდება.

ზოგი მეწარმე და მკვლევარი ამბობს, რომ ჰელიუმ-3-ის ახალი წყაროები გვესაჭიროება. ის მიწაშიც გვხვდება, თუმცა ძირითადად ძალიან დაბალი კონცენტრაციით.

აპოლოს მისიების დროს მთვარის მტვრის (რეგოლითის) ნიმუშები აჩვენებს, რომ მთვარეზე, შესაძლოა, ჰელიუმ-3-ის შედარებით მაღალი კონცენტრაცია არსებობდეს. ამის გათვალისწინებით, ახლა მთვარიდან ჰელიუმ-3-ის მოპოვების გეგმები ყალიბდება.

ჰელიუმ-3 ჰელიუმის იზოტოპია, რომელსაც ატომის ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობა განსაზღვრავს. ჰელიუმ-4, რომელსაც ერთი დამატებითი ნეიტრონი აქვს და შედარებით იაფი ვერსიაა, არის გაზი, რომლითაც ბავშვების სადღესასწაულო ბუშტები ივსება.

ზმეევი ჰელიუმ-3-ს ფიზიკურ ექსპერიმენტებში იყენებს. მაგალითად, მმუხტავი მატერიის იდუმალი ნაწილაკის გამოვლენის პროექტის ფარგლებში, პატარა კამერებს ამ ნივთიერებით ავსებს.

თუ ასეთი ნაწილაკი ჰელიუმ-3-ის რომელიმე ატომს დაეჯახება, ეს ყველა ატომს შეანჯღრევს, რაც სითბოს გამოყოფას იწვევს. ამის გაზომვა ტემპერატურის უმნიშვნელო მატებითაა შესაძლებელი.

ჰელიუმ-3-ის გამოყენება მრავალჯერ, ხელახლა შეიძლება.

მეცნიერები ჰელიუმ-3-სა და ჰელიუმ-4-ს ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე ერთმანეთში ურევენ, რათა მიაღწიონ იმ ყველაზე დაბალ ნიშნულს, რაც ლაბორატორიულად ოდესმე შექმნილა — მილიკელვინის დიაპაზონს (-273°C).

როდესაც ორი იზოტოპის შემცველი განზავებული ნარევისგან თანდათან ჰელიუმ-3-ის ატომები გამოიყოფა, ზედა ფენაზე სუფთა ჰელიუმ-3-ის შრეს ქმნის. ეს გამოყოფა ფაზური ცვლილებაა, რომელიც ენერგიას მოითხოვს და გაცივების ეფექტს იწვევს — ისევე, როგორც ცხელი წყლის ჭიქიდან ორთქლის აქროლებისას ხდება.

ჰელიუმ-3-ზე დაფუძნებული გაცივება, ანუ განზავების მაცივარი, კვანტური კომპიუტერებისთვის გადამწყვეტი მნიშვნელობისაა.

ჰელიუმ-3-ის გამოყენება ასევე შესაძლებელია ბირთვული სინთეზის ზოგიერთ რეაქტორში, რამაც ერთ დღეს შეიძლება უსაზღვრო რაოდენობით ეკოლოგიურად სუფთა ენერგია შექმნას.

Interlune მთვარეზე ავტონომიური სამთო დანადგარების განთავსებას გეგმავს

ფოტო: InterLune

სიეტლში დაფუძნებული კომპანია Interlune იმ კომპანიებს შორისაა, რომელიც მთვარიდან ჰელიუმ-3-ის მოპოვებას გეგმავს.

"ბოლო ოთხი წელია ტექნოლოგიების შემუშავებაზე, პროტოტიპირებასა და ტესტირებაზე ვმუშაობთ... ჩვენ 30-კაციანი გუნდი გვყავს, რომელიც იზრდება", — ამბობს კომპანიის თანადამფუძნებელი და აღმასრულებელი დირექტორი, რობ მეიერსონი. მეიერსონი 2003-დან 2018 წლამდე ჯეფ ბეზოსის სარაკეტო კომპანია Blue Origin-ის პრეზიდენტი იყო.

Interlune-ის ერთი თანადამფუძნებელია ჰარისონ "ჯეკ" შმიტი, რომელიც 90 წელზე მეტისაა და აპოლო-17-ის მისიის დროს მთვარეზე ნაბიჯი გადადგა. მთვარის რეგოლითიდან ჰელიუმ-3-ის მოპოვების იდეას დიდი ხანია მხარს უჭერს.

Interlune-მა ზოგი დანადგარი პარაბოლური ფრენების დროს გამოსცადა. ეს არის ფრენის ტიპი, როდესაც თვითმფრინავი დიდი რკალის ტრაექტორიით ფრინავს, რათა გრავიტაციის ნულოვანი მდგომარეობის სიმულაციას მიაღწიოს. მეიერსონის თქმით, მთვარის სადესანტო მოდულში კომპანიის აღჭურვილობა, შესაძლოა, 2027 წლის შემოდგომიდანვე ინტეგრირდეს.

საბოლოოდ, Interlune-ის გეგმაა მთვარეზე ავტონომიური, რეგოლითის მოსაპოვებელი ექსკავატორების განთავსება, რომელიც ფხვიერ მასალას შეაგროვებს და დაამუშავებს. იდეა იმაშია, რომ რეგოლითი დაქუცმაცდეს და შეინჯღრეს, რათა მასში შემავალი ჰელიუმ-3 გამოთავისუფლდეს.

Interlune-მა ზოგი დანადგარი დაბალი გრავიტაციის სიმულირებად ფრენებში გამოსცადა

ფოტო: Steve Boxall

ზუსტად არავინ იცის, რა კონცენტრაციით არსებობს ჰელიუმ-3 მთვარეზე.

ჯონს ჰოპკინსის გამოყენებითი ფიზიკის ლაბორატორიის წარმომადგენელი, პოლ ბერკი ამბობს, რომ დედამიწაზე დაბრუნებისას, რეგოლითის ნიმუშებში აპოლოს, შესაძლოა, ჰელიუმ-3-ის ნაწილი დაეკარგა, რამაც ჩვენი წარმოდგენა, რამდენი ჰელიუმ-3 არსებობს იქ, დაამახინჯა.

ამასთან, შესაძლოა, ჰელიუმ-3-ის "ცხელი წერტილები" სავარაუდოზე ნაკლები აღმოჩნდეს, ან ისეთ სიღრმეებში მდებარეობდეს, სადაც მიწვდომაც რთულია. "მნიშვნელოვანია, რომ გავიგოთ, სად მდებარეობს ჰელიუმ-3", — ამბობს ბერკი.

გასულ წელს, Space News-ის ცნობით, მთვარის კონცენტრაციები (სავარაუდოდ რამდენიმე მემილიარდედი წილიდან 20-ზე მეტ მემილიარდედ წილამდე) შესაძლოა მოითხოვდეს ასობით ათასი ტონა რეგოლითის გათხრასა და დამუშავებას, რათა მხოლოდ ერთი კილოგრამი ჰელიუმ-3 მივიღოთ. ბერკი ამას "მთის გადადგმის" მასშტაბის წამოწყებას ადარებს.

"ჩვენ არ უგულებელვყოფთ ფაქტს, რომ დიდი რაოდენობის რეგოლითის დამუშავება მოგვიწევს", — ამბობს მეიერსონი. შეკითხვაზე, არის თუ არა გეგმა ეკონომიკურად მიზანშეწონილი, ის პასუხობს: "ჩვენ გავაანგარიშეთ ყველაფერი, რაც მთვარემდე მისასვლელად, [ჰელიუმ-3-ის] მოპოვებისთვის და დედამიწაზე დასაბრუნებლად გვესაჭიროება".

Interlune-მა ეს გათვლები BBC-სთან არ გააზიარა, არც საკუთარი ტექნოლოგიის შემუშავების საერთო ღირებულება.

მთვარეზე ასვლის განზრახვას კიდევ ერთი ამერიკული კომპანია, Astrotech Corporation, აცხადებს, ამ შემთხვევაში SpaceX-ის Starship-ის რაკეტის მეშვეობით. Astrotech ჰელიუმ-3-ს მოპოვებას რეგოლითის გათბობით აპირებს. კომპანიის აღმასრულებელი და ტექნიკური დირექტორი, ტომ პიკენსი, ამბობს, რომ ეს საკმაოდ რთულია.

კოსმოსურ პროექტებში მისმა კომპანიამ მასის სპექტრომეტრები აწარმოა — ეს ინსტრუმენტი ცნობს მასალებს, მაგალითად ქიმიურ ელემენტებს, და ზომავს მათ კონცენტრაციას.

მთვარეზე ჰელიუმ-3-ის მოპოვების პროტოტიპზე მუშაობა გრძელდება და პიკენსი ოპტიმისტურადაა განწყობილი: "თქვენ ამას ნახავთ".

მისი თქმით, პროექტზე კომპანიაში შვიდი-რვა ადამიანი მუშაობს.

მაკკოლუმის შეფასებით, კვანტურ კომპიუტერებს, მათი კონსტრუქციის მიხედვით, საბოლოოდ, ათეულათასობით ლიტრი ჰელიუმ-3 დასჭირდება. მან და კოლეგებმა ახლახან გამოაქვეყნეს ნაშრომი, რომელშიც ამ მოწყობილობების ენერგიისა და რესურსების მოთხოვნებს აანალიზებენ.

ეს ნიშნავს, რომ მთვარეზე ჰელიუმ-3-ის მოპოვების პროექტები ინტერესს იწვევს. ჰელსინკიში დაფუძნებულმა კვანტური კომპიუტერების კომპანიამ 2028-2037 წლებში წლიურად 10 000 ლიტრი ჰელიუმ-3-ის მისაწოდებლად Interlune-თან $300 მილიონის ღირებულების გარიგება გააფორმა.

ამ ადგილას, მინესოტაში, ჰელიუმ-3-ის არსებობას იკვლევენ

ფოტო: Pulsar Helium

ამასთანავე, ალტერნატივებიც არსებობს. ოკლენდის უნივერსიტეტის მეცნიერის, რიჩარდ ისთერის თქმით, ზოგი მეცნიერი მუშაობს კვანტური კომპიუტერების გაცივების მეთოდებზე, რომელიც ჰელიუმ-3-ზე ამ დონეზე არ არის დამოკიდებული.

ჰელიუმ-3-ის მაძიებლებმა, შესაძლოა, მისი სასარგებლო მოცულობების მოპოვება დედამიწის ქერქიდანაც შეძლონ. პორტუგალში დაფუძნებული Pulsar Helium მინესოტაში ერთ ადგილზე ჰელიუმ-3-ის არსებობას იკვლევს.

ვუდს-ჰოლის ოკეანოგრაფიის ინსტიტუტის გეოქიმიკოსი და კომპანიის სამეცნიერო მრჩეველი, პიტერ ბერი ამბობს, რომ იქ კონცენტრაცია დაახლოებით 12 მემილიარდედი წილია.

მისივე თქმით, შესაძლოა ამ ადგილზე ჰელიუმ-3 მიწიდან ჩვეულებრივი ბურღვით მოიპოვონ და დასძენს: "მინესოტაში მისვლა ბევრად უფრო ადვილია, ვიდრე მთვარეზე".

თუ სტატიაში განხილული თემა და ზოგადად: მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სფერო შენთვის საინტერესოა, გამოიწერე ჩვენი YouTube არხი და უყურე თემატურ ვიდეოებს.