蘭開斯特大學儲藏於啤酒桶中的珍貴資產：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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蘭開斯特大學儲藏於啤酒桶中的珍貴資產：氦-3
蘭開斯特大學實驗室儲存著每公升價兩千美元的氦-3，主要用於量子運算與核融合。由於現有來源受限，科學家正積極尋找月球月壤或地球地殼中的新來源。Interlune 與 Astrotech 等公司擬透過自動化機器前往月球採礦，但面臨濃度不確定與成本挑戰。部分專家亦研擬不依賴氦-3 的冷卻方案，或從地殼鑽探。專家強調經濟性與技術可行性仍需驗證，月球開採若無利可圖，可能需回歸替代方案。
迪馬·茲米耶夫在蘭開斯特大學珍貴的氦-3 供應物前面
蘭開斯特大學擁有的最有價值的資產之一，就存放在啤酒桶中。但這並不是放在某個學生酒吧裡。在經過精心鎖住的實驗室內，金屬桶排成一排，擺放在架子上，並以細長的銅管連接在一起。這些容器裝的不是獎盃啤酒，而是一種名為氦-3 的氣體，這是世界上昂貴的物資之一。單公升的價格約為 2,000 美元（約 1,500 鎊），儘管價格會有波動。「實驗室已經運作了五十年左右。當時，氦氣價格相當便宜，」資深講師迪馬·茲米耶夫表示。「我們非常聰明的前輩們囤積了大量庫存。」
在不久的將來，可能會有更多人希望建立類似的庫存。氦-3 應用於量子運算和核融合。然而，今天的主要來源受到嚴格控制——它來自核武器。具體來說，來自那些武器內部氫的同位素氚的衰變。在世界各地，據田納西州橡樹嶺國家實驗室的傑出科學家戴維·麥科倫估計，每年約可生產這種方式的數萬公升氦-3。但未來的需求可能會遠遠超過該供應量。
氦-3 是氦的一種同位素，由原子核內的中子數量定義。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的氣體。茲米耶夫在物理實驗中使用氦-3。例如，他將微小的腔室填充該物質，以探測一種神秘的暗物質粒子類型。如果這類粒子撞擊其中一個氦-3 原子，它們會全部晃動。這會產生熱量，而微小的溫度升高可以測量。氦-3 可以一次又一次重複使用。
科學家在極低溫度下混合氦-3 和氦-4，以創造已知宇宙中的最低溫度，降至毫開爾文範圍（-273C）。當氦-3 原子逐漸從稀釋混合物中分離時，它們在頂部形成純淨的氦-3 層。這種分離是消耗能量的相變，會誘導製冷效果，就像熱水上蒸發的蒸氣一樣。以氦-3 為基礎的製冷，或稀釋冷凍，對於量子電腦至關重要。氦-3 也可用於某些核融合反應堆，外部有一天可創造大量清潔能源。
Interlune 公司計畫在月球部署自動採礦機
一家計畫從月球提取氦-3 的公司是 Interlune。「我們在過去四年致力於開發、原型設計和測試技術……我們有 30 人的團隊，並且正在擴大，」共同創辦人兼執行長羅布·梅森表示。梅森曾於 2003 年至 2018 年擔任貝佐斯的火箭公司藍源的總裁。
Interlune 的共同創辦人之一是哈里森·「傑克」·施密特，目前九十多歲，曾在阿波羅 17 號任務期間登上月球。他長期主張從月壤中回收氦-3。Interlune 曾在拋物線飛行中測試部分設備，即飛機沿大弧線飛行以模擬零重力。梅森表示，該公司的設備套件可於 2027 年秋天整合進月球著陸器。
最終，Interlune 旨在將自動化的月壤挖掘機放置在月球上，挖取粉末狀物質並處理。構想是壓碎和攪拌月壤，釋放出其中所含的氦-3。無人確知月球上存在何種類型的氦-3 濃度。約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的保羅·伯克表示，阿波羅帶回的月壤樣本可能在返回地球時失去部分氦-3，這會歪曲我們對其中含量的了解。此外，可能沒有預期那麼多的氦-3 熱點，或者它們可能是難以接近的深度。「了解氦-3 在哪裡很重要，」伯克表示。
如去年太空新聞報導，月球外部的濃度——也許是幾十億分點到幾十幾十億分點——可能需要挖掘和處理數十萬公噸的月壤，僅僅是為了獲得 1 公斤氦-3。伯克形容這是「移山」的前景。「我們沒有忽視我們必須處理大量月壤的事實，」梅森表示。這個計畫是否經濟合理？「我們已經運算了……所有我們需要到達月球、提取 [氦-3] 並將其帶回地球的項目。」Interlune 拒絕與英國廣播公司分享這些數字，也未透露開發技術的總成本估計。
美國另一家企業 Astrotech 公司也宣布有意前往月球。在其案例中，透過 SpaceX 星艦火箭。Astrotech 將透過加熱從月壤中提取氦-3。首席執行官兼首席技術長湯姆·皮肯斯表示，「所有方面都具有挑戰性。」在以前的太空應用中，他的公司製造質譜儀，識別材料如化學元素並測量其濃度。繼續進行月球氦-3 提取的原型製作，皮肯斯表示樂觀：「你會看到的。」他說公司目前有「七八」人參與該項目。
根據麥科倫的建議，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篇論文，審查了這些裝置的能量和資源需求。這意味著月球氦-3 項目已經吸引了興趣。位於赫爾辛基的量子運算公司已與 Interlune 簽訂 3 億美元（2.23 億鎊）協議，2028 至 2037 年每年獲取 10,000 公升氦-3。但也存在替代方案。一些科學家正在研製冷卻量子電腦的方法，不那麼依賴氦-3，例如奧克蘭大學的理查德·伊斯特指出的那樣。氦-3 獵人可能最終能從地球地殼中回收有用體積。Pulsar 氦氣公司總部位於葡萄牙，正在調查美國明尼蘇達州一地點的氦-3 存在情況。該處濃度約為 12ppb，地質化學家、該公司科學顧問沃茨霍爾海洋學研究所的彼得·巴里表示。他補充說，「在那裡通過常規鑽井潛在可從地下獲得氦-3，明尼蘇達州比月球更容易到達。」