蘭卡斯特大學珍貴資產：儲存在啤酒桶中的氦-3
What is Helium-3 and could we get it from the moon?
作者: https://www.facebook.com/bbcnews | 時間: Tue, 16 Jun 2026 00:11:13 GMT | 來源: BBC
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Dima Zmeev 站在蘭卡斯特大學珍貴的氦 -3 庫存前
蘭卡斯特大學擁有的最有價值的資產之一，竟是存放在啤酒桶裡的。
但它並不在學生酒吧裡。
在一個仔細鎖好的實驗室裡，金屬桶排成一排在架上，並用細長的銅管連接在一起。
容器裡裝的不是獎盃啤酒，而是一種名叫氦 -3 的氣體，這是世界上最昂貴的物種之一。每一公升價格約為 2,000 美元（1,500 英鎊），儘管價格可能會波動。
「實驗室大概運作了 50 年。當時氦氣的價格還很便宜，」資深講師 Dima Zmeev 說。「我們非常明智的先輩們已經儲備了。」
未來，更多人可能會尋求建立這樣的庫存。氦 -3 可用於量子計算和核融合。然而，目前的主要來源受到嚴格管控——它來自核武器。具體來說，是來自武器內部氫的一種同位素氚的衰變。
田納西州橡樹嶺國家實驗室的傑出科學家 David McCollum 估計，全球每年可能通過這種方式產生數萬公升的氦 -3。但未來的需求可能遠遠超過供給。
一些企業家和研究人員表示，我們需要氦 -3 的新來源。它確實存在於地底，但通常濃度非常低。
然而，阿波羅任務收集的月球塵埃或月壤樣本表明，那裡可能含有相對較高的濃度。因此，現在正計劃從月球回收氦 -3。
氦 -3 是氦元素的一種同位素，由原子核中的中子數定義。氦 -4 多了一個中子，是相對便宜的版本——一種填充兒童派對氣球用的氣體。
Zmeev 在物理實驗中使用氦 -3。例如，他將這些物質填充到微小花室中，用於檢測一種神秘的暗物質粒子。
如果這種粒子撞擊到氦 -3 原子之一，就會使它們都晃動。這會產生熱量，這種微小的溫升可以測量出來。
氦 -3 可以反覆重複使用。
科學家在極低溫度下混合氦 -3 和氦 -4，以創造已知宇宙中最低溫度，降至毫開爾文範圍（-273 攝氏度）。
當氦 -3 原子從含有這兩種同位素的稀釋混合物中逐漸分離時，它們會在上方形成純氦 -3 層。這種分離是消耗能量的相變，產生冷卻效果，就像杯中的熱水蒸氣蒸發一樣。
基於氦 -3 的冷卻，或稀釋冷凍機，對量子電腦至關重要。
氦 -3 也可用於一些核融合反應堆，未來有一天將創造大量潔淨能源。
InterLune 計劃在月球上部署自主採礦機器
計劃從月球提取氦 -3 的一家位於西雅圖的公司是 Interlune。「過去四年，我們一直在開發、原型製作和測試技術……我們有 30 人的團隊，而且正在擴大，」聯合創始人兼執行長 Rob Meyerson 表示。Meyerson 曾於 2003 年至 2018 年擔任傑夫·貝佐斯（Jeff Bezos）火箭公司藍源（Blue Origin）的執行長。
Interlune 的聯合創始人之一是哈里森·「傑克」·施米特（Harrison Jack Schmitt），他現在已九十多歲，曾在阿波羅 17 號任務期間登月。他長期主張從月壤回收氦 -3。
Meyerson 表示，該公司的設備套件最早可在 2027 年秋季整合到月球著陸器中。
最終，Interlune 計劃在月球上放置自主月壤鏟挖機，挖起粉末狀物質並進行處理。其想法是將月壤壓碎並攪動，釋放出其中蘊含的氦 -3。
沒有人確定月球上存在何種濃度的氦 -3。
約翰斯·霍普金斯應用物理實驗室的 Paul Burke 表示，阿波羅月壤樣本在返回地球時可能丟失了部分氦 -3，扭曲了我們對實際含量的了解。
此外，可能沒有預期那麼多氦 -3 富集區，或者這些區域可能深處難以到達。Burke 表示：「了解氦 -3 的位置至關重要。」
正如 Space News 去年報導，月表上的氦 -3 濃度可能在數十億分之一（ppb）到二十幾 ppb 之間，這意味著可能需要挖掘和處理數十萬噸的月壤才能獲得一公斤氦 -3。Burke 形容這是「移山」般的壯舉。
我們並沒有忽視必須處理大量月壤的事實，Meyerson 說。這個計劃在經濟上是否合理？我們已經核算過，對於我們將需要的一切，包括登上月球、提取氦 -3 並將其帶回地球。
Interlune 拒絕向 BBC 透露這些數據，或其開發技術的總成本估算。
Astrotech Corporation 已宣布有意前往月球，這將通過 SpaceX Starship 火箭實現。該公司將通過加熱月壤來提取氦 -3。執行長兼首席技術長 Tom Pickens 表示：所有這一切都充滿挑戰。
在他過去的太空應用中，公司製造過質譜儀，用於識別化學元素等物質並測量其濃度。
他們正在繼續為月球氦 -3 提取開發原型，Pickens 對此樂觀：「你們會看到的。」
他補充說，公司有「七八位」人員參與該項目。
McCollum 表示，根據設計，量子電腦最終可能需要數千公升的氦 -3。他和同事最近發表了一份論文，審查了這些設備的能源和資源需求。
這意味著月球氦 -3 項目已經吸引到了關注。總部位於赫爾辛基的量子計算公司與 Interlune 簽訂了一份協議，自 2028 年至 2037 年每年購買 10,000 公升的氦 -3。
但也存在替代方案。一些科學家正在研究不那麼依賴氦 -3 來冷卻量子電腦的方法，例如奧克蘭大學的 Richard Easther 指出的。
氦 -3 獵人們或許最終能從地球地殼中回收有用份量。總部位於葡萄牙的 Pulsar Helium 正在調查明尼蘇達州某地的氦 -3 存在情況。
Woods Hole 海洋學機構的地球化學家 Peter Barry，也是該公司的科學顧問，表示該處濃度約為 12ppb。他說，通過傳統鑽井，有可能從那裡獲得氦 -3，並補充道，「相比月球，明尼蘇達州要容易得多。」