המירוץ להליום־3: האם הירח יהפוך למכרה הבא

מה קורה?

בשנים האחרונות הולך וגובר העניין בהליום־3, חומר נדיר שנחשב לאחד היקרים בעולם לפי נפח. במעבדות מחקר הוא כבר משמש לניסויים בפיזיקה מתקדמת, ובתעשייה מעריכים כי בעתיד הקרוב הביקוש לו עשוי לזנק, בעיקר בגלל התפתחות המחשוב הקוונטי והשאיפה לפתח כורי היתוך גרעיני יעילים יותר.

הבעיה היא שמקורות האספקה הקיימים מצומצמים מאוד. כיום, חלק ניכר מההליום־3 בעולם מופק מתהליך דעיכת טריטיום, איזוטופ של מימן, המצוי במאגרי נשק גרעיני. מדובר בשרשרת אספקה רגישה ומבוקרת, שאינה מתאימה בהכרח לשוק אזרחי רחב שיזדקק לכמויות גדולות יותר.

על הרקע הזה צמח רעיון שנשמע עד לא מזמן כמו מדע בדיוני: כריית הליום־3 מהירח. דגימות קרקע שהובאו ממשימות אפולו רמזו כי האבק הירחי, המכונה רגולית, עשוי להכיל ריכוזים גבוהים יחסית של החומר. כמה חברות פרטיות כבר מנסות להפוך את האפשרות הזאת למיזם תעשייתי.

למה זה קורה?

הליום־3 הוא איזוטופ של הליום, כלומר גרסה של אותו יסוד עם מספר שונה של נייטרונים בגרעין. להבדיל מהליום־4, שהוא הגז המוכר והזול יותר, הליום־3 נדיר בהרבה — אך גם שימושי מאוד במערכות מתקדמות.

במעבדות פיזיקה משתמשים בו למדידות עדינות במיוחד. דימה זמאייב מאוניברסיטת לנקסטר סיפר כי במעבדה שלו נשמר מלאי גדול של הליום־3 במכלי מתכת, שריד לימים שבהם החומר היה זול בהרבה. לדבריו, החומר משמש בין השאר לניסויים שמטרתם לזהות חלקיקים מסתוריים של חומר אפל, משום שפגיעה של חלקיק כזה באטום הליום־3 יכולה לייצר שינוי זעיר בטמפרטורה שניתן למדוד.

אלא שהחשיבות התעשייתית הגדולה יותר טמונה בתחום הקירור. ערבוב של הליום־3 והליום־4 בטמפרטורות נמוכות מאוד מאפשר להגיע לטמפרטורות קיצון, בטווח של מיליוניות עד אלפיות המעלה מעל האפס המוחלט. שיטת הקירור הזאת, המכונה קירור בדילול, נחשבת חיונית להפעלת סוגים מסוימים של מחשבים קוונטיים.

בנוסף, יש מי שרואים בהליום־3 גם רכיב אפשרי בעתיד של היתוך גרעיני — טכנולוגיה שמבטיחה ייצור כמויות עצומות של אנרגיה נקייה, אם וכאשר תבשיל לשימוש מסחרי רחב.

מה ההיסטוריה?

הרעיון שהירח עשוי לשמש מקור להליום־3 אינו חדש. כבר שנים מדענים מעלים את האפשרות שהרוח הסולארית הטמיעה את האיזוטופ באבק הירחי לאורך עידנים. עם זאת, הוויכוח המרכזי אינו על עצם קיומו של החומר, אלא על הכמויות הנגישות באמת ועל הכדאיות הכלכלית של ההפקה.

רוב מאיירסון, מנכ"ל וממייסדי חברת Interlune מסיאטל, אמר כי החברה השקיעה ארבע שנים בפיתוח, אבטיפוס ובדיקת טכנולוגיות ייעודיות למשימה. לדבריו, כבר בסתיו 2027 ניתן יהיה לשלב ציוד של החברה בנחתת ירחית. התוכנית ארוכת הטווח היא להציב על הירח כלים אוטונומיים שיחפרו רגולית, יעבדו אותה וישחררו ממנה את ההליום־3 הכלוא באבק.

אחד ממייסדי החברה הוא האסטרונאוט לשעבר הריסון "ג'ק" שמיט, שהלך על הירח במשימת אפולו 17 ותומך במשך שנים ברעיון הפקת הליום־3 מאדמת הירח. גם חברת Astrotech האמריקאית הודיעה כי בכוונתה לנסות להגיע לירח, בין היתר באמצעות משגר Starship של SpaceX, ולהפיק את החומר באמצעות חימום הקרקע הירחית.

אלא שגם התומכים במיזם מודים שהאתגר עצום. פול ברק ממעבדת הפיזיקה היישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס הסביר כי אין ודאות באשר לריכוזים בפועל על פני הירח. לדבריו, ייתכן שדגימות אפולו איבדו חלק מההליום־3 בדרכן חזרה לכדור הארץ, ולכן הן אינן משקפות באופן מלא את המצב בשטח. עוד הזהיר כי גם אם החומר קיים, הוא עלול להיות מפוזר בריכוזים נמוכים או קבור בעומקים שיקשו מאוד על כרייה מסחרית.

מה המשמעות?

מבחינה כלכלית, הסיפור תלוי בשאלה אחת: האם אפשר להפיק הליום־3 בכמויות מסחריות ובעלות סבירה. לפי הערכות שהוזכרו בשיח המקצועי, ייתכן שיהיה צורך לחפור ולעבד מאות אלפי טונות של רגולית כדי להפיק קילוגרם אחד בלבד של הליום־3. ברק תיאר זאת כמשימה בסדר גודל של "הזזת הרים".

ובכל זאת, יש כבר מי שמוכנים להמר. חברת מחשוב קוונטי מהלסינקי חתמה על הסכם בהיקף של 300 מיליון דולר עם Interlune לאספקת 10,000 ליטר הליום־3 בשנה בין 2028 ל-2037. זהו סימן לכך שהתעשייה מאמינה שלביקוש עשוי להיות ערך כלכלי ממשי, גם אם האספקה עדיין רחוקה מהוכחה מסחרית.

מן העבר השני, קיימות גם חלופות שעשויות לצמצם את הלחץ על השוק. חוקרים מפתחים שיטות קירור למחשבים קוונטיים שיפחיתו את התלות בהליום־3, ובמקביל יש ניסיונות לאתר מרבצים בכדור הארץ עצמו. חברת Pulsar Helium בודקת אתר במינסוטה, שם נמדדו לדבריה ריכוזים של כ-12 חלקים למיליארד. פיטר בארי, יועץ מדעי לחברה, אמר כי קידוח רגיל עשוי אולי לאפשר הפקה מהקרקע — והוסיף שמינסוטה נגישה הרבה יותר מן הירח.

במילים אחרות, המרוץ להליום־3 כבר החל, אך הוא מתנהל בשני מסלולים במקביל: חיפוש אחר מקורות חדשים על פני כדור הארץ, וניסיון נועז לפתוח בעתיד תעשיית כרייה מחוץ לכדור הארץ. אם הביקוש ממחשוב קוונטי ומהיתוך גרעיני אכן יגדל כפי שמעריכים כיום, השאלה לא תהיה רק היכן נמצא החומר — אלא מי יצליח לספק אותו ראשון ובאיזה מחיר.