L’Hélium-3 est-il l’or de la Lune ?

Que résout l’hélium-3 ? Est-ce de l’or ou est-ce une chimère ?

Pour réaliser la fusion nucléaire, nous travaillons principalement avec du deutérium et du tritium. L’hélium-3, un isotope léger de l’hélium, pourrait remplacer le titrium dans le mélange. Mais pourquoi voudrions-nous fusionner He-3 avec du deutérium si la fusion du deutérium et du tritium est presque une réalité que nous pouvons toucher avec nos doigts ?

La réponse est que les neutrons libérés lors de la fusion du deutérium et du tritium sont très énergétiques. Et il faut arrêter ces neutrons pour éviter qu’ils n’endommagent la matière qui les entoure (pour nous, sans aller plus loin). À l’heure actuelle, cette tâche n’est pas complètement résolue. Et il est difficile de le résoudre car ils manquent de charge électrique.

Cependant, dans le cas de la fusion de He-3 avec le deutérium, des protons sont libérés qui, dotés d’une charge électrique, pourraient facilement être arrêtés par des champs électromagnétiques. Ce serait l’avantage. Mais le reste semble gênant.

Les méfaits de l’hélium-3

Pour la fusion du deutérium avec le tritium, il faut recréer les conditions du Soleil en laboratoire, c’est-à-dire atteindre une température d’environ 150 millions de degrés. Pour fusionner He-3 avec le deutérium, il faudrait atteindre environ 600 millions de degrés. Quatre fois plus.

Un autre inconvénient est que la fusion du deutérium avec le tritium est bien plus efficace que celle du He-3 avec le deutérium.

Et les inconvénients ne s’arrêtent pas là. Malheureusement, He-3 est pratiquement inexistant sur Terre. Il faudrait aller le chercher dehors, et la Lune est l’endroit le plus proche.

Exploitation minière de la lune

Comme la Lune n’a ni atmosphère ni champ magnétique, le vent solaire est responsable depuis 4,25 milliards d’années de l’apport progressif de molécules He-3 qui ont été stockées dans les couches proches de sa surface. Si nous voulons du He-3, nous devons le chercher sur la Lune, et l’exploitation minière lunaire n’est plus entièrement de la science-fiction.

Par exemple, en février 2019, l’Agence spatiale européenne (ESA) publicité leur intention d’étudier la possibilité d’extraire les ressources naturelles du sol lunaire. Parmi ces ressources naturelles, l’ESA cite explicitement le He-3.

Un autre exemple est le succès obtenu par la NASA le 26 septembre 2022 lorsqu’elle a réussi à faire impacter la sonde DART sur l’astéroïde Dimorphos, un succès qui, selon certains experts, pourrait donner un coup de pouce à l’exploitation minière extraplanétaire.

L’effort pour voyager sur la Lune est-il économiquement rentable ?

L’investissement ne concerne pas seulement le voyage. Nous devons également résoudre les énormes problèmes techniques liés à l’exploitation minière sur un autre monde, même le plus proche, et ramener le minéral sur Terre.

En ce sens, l’opinion majoritaire est que l’exploitation minière lunaire nécessite un financement extraordinaire pour lequel la collaboration du secteur spatial privé sera nécessaire.

Concernant le cas particulier de l’exploitation minière lunaire He-3, certaines voix faisant autorité, comme celle du professeur Ian Crawford du Birkbeck College de Londres, se montrent prudentes quant à sa rentabilité.

Crawford affirme que le He-3 est une ressource limitée et qu’après une extraction intensive elle serait vouée à sa disparition rapide.

Le pari scientifique

Certains chercheurs soutiennent que tous les efforts en valent la peine pour rendre possible la fusion nucléaire du He-3 et du deutérium.

Par exemple, le professeur Gerald Kulcinsky, du Fusion Technology Institute de l’Université du Wisconsin-Madison (États-Unis), travaille depuis des années sur un réacteur expérimental à fusion He-3. Jusqu’à présent, le bilan énergétique obtenu n’est même pas positif.

Et il y a aussi des scientifiques qui s’opposent aux éventuels avantages du He-3. Frank Close, dans un article très populaire, « La peur avant les faits », décrit directement tout ce qui concerne la fusion de He-3 comme un toast au Soleil.

Après avoir pesé le pour et le contre, mon opinion est très similaire à celle exprimée par Greg De Timmerman dans son article « La bulle d’hélium : perspectives pour la fusion nucléaire propulsée par le 3He ». De Timmerman affirme que la fusion He-3 et deutérium ne deviendra une technologie potentiellement utile que lorsque les réacteurs à fusion nucléaire deutérium-tritium seront largement déployés.

Dis moi

Quoi qu’il en soit, et même si je réitère mon scepticisme quant à un avenir proche où la fusion du He-3 et du deutérium représenterait une alternative énergétique viable, je ne peux oublier un épisode de la série “Cuéntame”.

Dans ce chapitre, qui se déroule dans les années précédant la mort du dictateur, Antonio Alcántara et son ami Desi voyagent de nuit à travers la steppe madrilène lorsqu’ils tombent en panne. N’ayant d’autre choix que d’attendre que quelqu’un vienne les aider sur cette route déserte, ils passent leur temps à fumer et à regarder les étoiles.

À un moment donné, Antonio devient philosophe, lève les yeux vers le ciel et dit à son ami Desi quelque chose comme : « Tu imagines, Desi, si nous avions un appareil pour appeler le mécanicien et Mercedes, qui seraient très inquiets ? Ce à quoi Desi, beaucoup moins rêveur qu’Antonio, répond à peu près : “Mon Dieu, Antonio, quelles idées étranges tu as en tête !” Ça.

Cet article a été initialement publié dans La conversation.