24 september 2018

India’s Chandrayaan-2 maanmissie onderzoekt mogelijkheden exploitatie helium-3

Terwijl men In Nederland druk doende is met de transitie naar schone energie d.m.v. het klimaatakkoord, Rusland wereldwijd steeds meer kerncentrales verkoopt, is de Indiase ruimtevaartorganisatie ISRO bezig met de Chandrayaan-2 missie die, in oktober 2018, naar de maan gelanceerd wordt voor onderzoek naar de mogelijkheden voor het mijnen van grondstoffen voor schone, nucleaire energiebronnen.

Chandrayaan-2 missie credits; India aware

 

Het doel van de Chandrayaan-2 missie is om een deel van het zuidelijk maanoppervlak aldaar af te zoeken en grondmonsters te nemen met de focus op helium-3. Helium-3 is een stabiele isotoop  van helium, een edelgas. Helium-3 komt, naast helium-4, in de natuur voor. De abundantie  is echter zeer laag: ongeveer 0,000 137% van alle heliumatomen is helium-3 en daardoor is helium-3 erg kostbaar. Het wordt gebruikt bij onderzoek naar kernfusie . Deze isotoop is volop aanwezig op de maan en zou voor de komende paar honderd jaar aan de wereldwijde vraag naar energie kunnen voldoen. Volgens Kailasavadivoo Sivan, president van ISRO’s R&D afdeling  zouden de landen die in staat zijn helium-3 terug naar aarde te transporteren een voorsprong hebben in deze wereldwijde ‘energiewedloop’ en Sivan is vast van plan voorop te gaan met zijn organisatie in deze onderneming. De missie zou India ook plaatsen tussen de grote spelers in de race voor verdere maanexploratie/exploitatie. Naast een ruimtestation is een maanprogramma ook een van ISRO’s hoofddoelen. Slechts China heeft deze eeuw een rover op de maan gezet, de Chang’e 3 missie in 2013. De VS heeft als doel gesteld rond 2020 een nieuwe maanorbiter te lanceren. De aanstaande maanmissie zal rond de 125 miljoen US dollar gaan kosten. Het is niet India’s eerste maanmissie, dit was de Chandrayaan-1, die in oktober 2008 werd gelanceerd en 3400 rondjes om de maan draaide alsook een sonde lanceerde die watermoleculen in het maanoppervlak vond. De nieuwe missie, Chandrayaan-2, zal een orbiter, lander en rover bevatten. De rover heeft zes wielen, rijdt op zonne-energie, zal als het goed gaat 14 dagen op zijn minst operationeel blijven en een gebied van 400 vierkante meter kunnen bestrijken. Chandrayaan-2 zal gelanceerd worden vanuit het Satish Dhawan Space Center in Sriharikota, India, aan boord van een Geosynchronous Satellite Launch Vehicle (GSLV)-raket. De lander en rover  worden geplaatst  op een locatie van ongeveer 600 kilometer vanaf de zuidpool, wat een unicum is, geen enkele rover is zover ten zuiden  van de maanevenaar geweest. ISRO is van plan om de ervaring te gebruiken voor meer uitdagende missies in de toekomst, zoals het neerdalen op een asteroïde of Mars, of het sturen van een ruimtevaartuig naar Venus, zei IRSO’s  Sivan.

Mijnen van de maan credits; Scientifist

Primair doel is de detectie van helium-3 waarvan de aanwezigheid bevestigd werd door maangrondmonsters van o.a. Apollo 17 missie. Astronaut onderzoeker Harrison Schmitt, bemanningslid van Apollo 17 die een groot voorstander is van het mijnen van de maan. Zijn boek ‘Return to the Moon’, Springer/Praxis uit 2006, is inderdaad een groot pleidooi voor het mijnen van de maan. (Ik heb nog geen tijd gehad dit zeer boeiend maar vrij complexe boek tot in detail te lezen maar beloof dat ik er in een van de volgende keren op terugkom). Schmitt geeft een voorbeeld in zijn boek over de Mark II Miner die in 1 jaar zo een 33 kg uit de grond kan halen. Inmiddels met de Mark IV Miner, zo staat in een 25 bladzijden tellend pdf’je van het Fusion Technology Institute van de Universiteit van Wisconsin geschreven en samengesteld door Aaron D.S. Olson, zou het aantal kilo dat in 4000 uur gemijnd kan worden al, 66 kg, het dubbele zijn. Geschat wordt dat er minstens 1 miljoen metrische ton helium-3 aanwezig is, genoeg voor een paar eeuwen aan schone energie. Volgens ESA kan de isotoop in een fusie reactor schone nucleaire energie leveren zonder gevaarlijke afvalproducten. Een directeur van het Fusie instituut en voormalig NASA Adviesraad lid Gerald Kulcinski denkt dat er een kwart van het helium-3 beschikbaar is. Dat is nog steeds genoeg om voor lange perioden schone energie te leveren, Kulcinski schat de waarde op 5 miljard dollar voor een ton, 250,000 ton zou dus betekenen dat er in een geheel nieuwe tak van industrie astronomisch bedragen aan omzet behaald zouden kunnen worden. Echter zal ook het mijnen, de logistiek en het bouwen van de reactoren voor enorme kosten zorgen. Maar als het lukt dan zal het ook een echte game-changer zijn, zo stelt Lydia Powell, die het Centre for Resources Management, een Indiase denktank die in New Delhi zetelt; “If the cost makes sense, it will become a game-changer, no doubt about it.’’

Maar voorlopig is er nog een hoop werk aan de winkel. Slechts de VS en Luxemburg hebben wetgeving aangenomen die commerciële entiteiten toestaat vast te houden aan wat ze in de ruimte hebben gedolven, zei David Todd, hoofd Seradata Ltd. een Indiaas ruimtevaartbedrijf gevestigd  in het Engelse Northampton. Er is geen enkel internationaal verdrag over de kwestie. “ Uiteindelijk zal het zijn als vissen in de zee in internationale wateren, ” zei Todd. “Terwijl een natiestaat geen internationale wateren kan houden, worden de vissen het eigendom van de vissers die de vis zelf hebben gevangen.” De regering van India reageert op de toevloed van commerciële bedrijven in de ruimte door wetgeving op te stellen om satellietlanceringen, bedrijfsregistraties en aansprakelijkheid te reguleren maar het mijnen van de maan moet nog in wet- en regelgeving worden opgenomen. Bron; Mining.com / Space.com / Astroblogs 12/4/2007 / pdf national.spacegrant.org/meetings/presentations/Fall2013/AaronOlson.pdf en Rosatom

Reacties

  1. Etienne Durinck zegt:

    Maanoorlogjes ? Dat is hier van MIJ !

  2. Ill Matilled zegt:

    Tegen de tijd dat de isotoop verwerkt kan worden is alweer de helft van de biomassa op aarde uitgestorven. “Helium-3, de nieuwe Bitcoin. Vraag nu een offerte!”.

    “De rover heeft zes wielen, rijdt op zonne-energie, zal als het goed gaat 14 dagen op zijn minst operationeel blijven…”

    Ik zou zeggen de bon goed bewaren en proberen te gaan voor een refund. Dat moet kennen binnen twee weken dus goed plan. Die refund heeft ISRA straks nodig om de ziektekosten verzekering (claim) te kunnen betalen zodra de eerste ruimte-toerist(e) zijn/haar nek breekt over een afgedankte rover bij het uitstappen. Inclusief halfpension en thema gebonden relatiegeschenken.

    Luxemburg is wel enthousiast want ze hebben aan een pondje van de isotoop genoeg om weer een paar decennia over de landelijke ruimtevaart te kunnen fantaseren met als eindresultaat goed uitgewerkte, wetenschappelijk verantwoorde ruimtevaart fantasieën die er toe doen.

    Ja, de vraag naar energie neemt alsmaar toe en als mensen nooit een wietje hebben gerookt krijg je dit. Of juist andersom ik weet het zelf ook niet meer maar het weer is nog steeds geweldig, bijna landklimaat.

  3. Opportunity Opportunity zegt:

    “Geschat wordt dat er minstens 1 miljoen metrische ton helium-3 aanwezig is, genoeg voor een paar eeuwen aan schone energie. ”

    We kunnen beter zoeken naar een oneindige energie bron zoals nulpuntenergie.

    http://www.free-energy4all.nl/nulpunt-energie

    • Angele van Oosterom zegt:

      De derde alinea is m.i. bijna een kant-en-klaar filmscenario voor een productie in Bollywood… Echter hoe kleinschalig, letterlijk en figuurlijk, (de kosten van 125 miljoen zijn relatief weinig), is het zeker een interessante onderneming en ontwikkeling. Een kernfusiereactor die meer energie opbrengt dan erin gestopt wordt is er nog niet, ik vergelijk het liever met de ME’s e kathedraalbouw door meerdere generaties uitgevoerd), maar mocht het eenmaal zover zijn dan kan het ook heel snel gaan. Een stapje dichterbij is op dit vlak gezet door Differ. Zojuist verschenen in De Ingenieur van juli, brengt het een artikel over de ontwikkeling door het Eindhovense Energie instituut Differ, die een nieuw stuk van de afvoergoot (divertor) voor ITER, aan een extreem duurtest onderworpen (per sec. 10 tot de 25 deeltjes per vierkante meter op het wolfraam insloegen, waarbij 10 MW/M2 vrijkwam. Het wolfraam kreeg in 18 uur evenveel deeltjes inslagen te verwerken als Iter reactor in 1 jaar. Differ heeft hiervoor een speciale testfaciliteit genaamd Magnum PSI gebouwd en gaat door met het opschalen van de tests tot aan een hittebelasting van 1 G/m2. De ITER kernfusiereactor was in december 2017 halverwege qua voltooiing volgens ITER website.

      Hoe het zich allemaal uiteindelijk tot elkaar zal verhouden wind/zon/kernenergie zou ik ook niet zo durven zeggen. Echter feit is dat Rusland er lustig op los bouwt, en bezig is met de bouw van 35 kernenergiecentrales over de hele wereld.. En ik hou het graag op koffie, die goed op temperatuur blijft in de zon..

  4. Angele van Oosterom zegt:

    Nulpuntsenergie lijkt me vooralsnog toekomstmuziek. In een NASA breakthrough Propulsion projects, ik verneem uit 2001, werd op een internationale bijeenkomst de SHARP motor, genoemd naar de bedenkers) geïntroduceerd (later door Arthur Clarke gebruikt voor Space Odyssey 3001), die energie kan onttrekken uit virtuele deeltjes, uit het ‘niets’, zoals 15 jaar geleden al voorgesteld door fysici als Robert Forward en Hal Puthoff, zou mooi zijn. (leestip, zie o.a. hfdst.2 L.McTaggart, the Field, 2005)

    (het eerste antwoord betrof uiteraard de reactie van III Matilled, het tweede voor de Opportunity!)

  5. spits zegt:

    https://www.astroblogs.nl/2013/11/21/stof-op-de-maan-vormt-groter-probleem-dan-gedacht

    Zo ! , de oplossing hebben ze dan gevonden !
    Geen woord over hoe dingen stuk gaan op de maan ,
    ben zeer benieuwd 🙂

  6. Obelix Obelix zegt:

    Quote : “Geschat wordt dat er minstens 1 miljoen metrische ton helium-3 aanwezig is, genoeg voor een paar eeuwen aan schone energie. Volgens ESA kan de isotoop in een fusie reactor schone nucleaire energie leveren zonder gevaarlijke afvalproducten.”

    De kreet ‘zonder gevaarlijke afvalproducten’ zou ik liever niet voor mijn rekening willen nemen; er ontstaat volgens mij juist wel heel veel afvalproduct, welke we onder de naam “warmte” goed kennen.
    Alle stoffen die we van elders naar de Aarde importeren, om hier om te zetten naar energie, wordt dat inderdaad letterlijk: alle energie daarvan (welke we gebruiken of die restwarmte is) gaat de atmosfeer in en warmt daarmee de atmosfeer op, ook al zorgt het vrijkomende(?) He-4 niet voor een broeikaseffect.

    Hetzelfde zal gebeuren als er een project als “Icarus” (James Bond, Die another Day, 2002) extra zonne-energie opvangt en naar de Aarde stuurt.
    De aardse atmosfeer heeft een bepaalde evenwichtstoestand (tot 1850 of zo) waarbij alle zonlicht welke op Aarde valt, er (bv aan de nachtzijde) via andere golflengten weer wordt uitgestraald.
    Als we meer energie naar de Aarde halen, wordt er waarschijnlijk niet meer energie uitgestraald, en warmt de Aarde dus op !
    Hoe dat precies kwantitatief is, weet ik niet. Daar mag een ander zijn hoofd over breken. 🙂

    Groet, Paul

    • Geen idee…..de zon rampt er 600 miljoen ton waterstof per seconde doorheen. Wat een miljoen ton Helium-3 aan warmte op kan leveren weet ik zo niet, maar zal niet al te moeilijk zijn om uit te rekenen. De restmassa van het verbrandingsproduct zal lager zijn, en de verdwenen massa is voor een groot deel (of geheel) energie. E=MC2 kan dan vertellen hoeveel energie.

      Maar ik denk dat het een druppel op de gloeiende plaat is. De fossiele brandstoffen die we uit de grond halen en verbranden voegt toch ook warmte toe (en broeikasgassen)? Hoeveel ton was dat sinds we het gebruiken? Ik denk ook dat als het echt nodig is, dat we wat tegen de opwarming kunnen doen…..grote zonneschermen in een baan om de aarde brengen b.v. Ik heb de afgelopen jaren diverse ideetjes voorbij zien komen.

      • Obelix Obelix zegt:

        Op Wikipedia vond ik zelfs een fusie-rate van 700miljoen ton Waterstof per seconde.
        700 Mton/s * 3600 s/hr * 24 hr/dag * 365,25 dag/jaar = 22,1 Pton/jaar
        Jaarlijks fuseerd in de zon 22,1 peta ton Waterstof.

        Maar uiteraard gaat de uitgestoten zonne-energie die bij die fusie vrijkomt, niet naar de Aarde. De meeste fotonen komen zelfs niet in de buurt van de Aarde… Op een afstand van 1 AE van de zon is een (theoretische) bol met een oppervlak van 4 * Pi * R^2, waar in R = 1 AE
        Het opp. van die bol is 2,81 * 10^17 vierkante km.
        Het aangestraalde oppervlak van de Aarde is een cirkel van Pi * r^2, waarin r de straal van de Aarde(~6378km)
        Het aangestraalde oppervlak van de Aarde is 1,28 *10^8 vierkante km (Loodrecht gemeten op de fotonenstroom)

        Aangenomen dat Sol haar uitgezonden energie gelijkmatig verdeeld over die theoretische bol, dan ontvangt de Aarde slechts een fractie van 1,28 * 10^8 / 2,81 * 10^17 = 4,54 * 10^-10 van de gehele energie uitstoot.
        Op de Aarde valt jaarlijks een hoeveelheid energie die vrijkomt bij de fusie van 10 miljoen ton Waterstof, waarvan , zo las ik ergens, een derde deel direct door de atmosfeer en gesteente wordt weerkaatst(albedo Earth). In de Aarde dringt dan door zo’n 6 tot 7 miljoen ton Waterstoffusie-Energieopbrengst.

        Op de maan zou zo’n 1 miljoen tot He-3 zijn waar we een paar eeuwen over zouden doen om op te maken.
        Dan is de extra energie invoer op Aarde ongeveer 1 promille hoger dan zonder He-3 import.
        [ Eerlijk gezegd valt het me nog mee. 🙂 ]
        [ De energie opbrengst van He-3 + H -> He-4 zit in de zelfde range als die van 4 H -> He-4. ]

        Groet, Paul

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.