氣球里的氦,是一種戰略資源:美國能大量生產,但中國很難做到

王亞男航空說 發佈 2024-05-02T02:28:01.698647+00:00

1937年的5月6日,德國著名齊柏林飛艇興登堡號跨過大洋,飛到美國新澤西的雷克赫斯特,準備與錨泊塔相連,完成一次跨大洋的遠航。

1937年的5月6日,德國著名齊柏林飛艇興登堡號跨過大洋,飛到美國新澤西的雷克赫斯特,準備與錨泊塔相連,完成一次跨大洋的遠航。

許多記者都守候在這裡,等待著拍攝興登堡號降落的瞬間。結果就在他們舉起各種攝影器材準備記錄這一瞬間的時候,興登堡號卻突然燃起了熊熊大火。

火勢迅速地從艇尾向前方蔓延,僅僅34秒,飛艇就變成了一堆滾燙的殘骸,轟然墜地。這場事故共造成22名乘務人員、13名乘客和1名地面工作人員遇難,62人奇蹟般地生還。

興登堡號慘烈的一幕, 成為人類痛苦的記憶。從此之後,人們對於大型的硬式飛艇充滿了恐懼。

但事實上,真正的恐懼來源並不是硬式飛艇本身,而是在於巨大的艇體中填充的氫氣。氫氣是一種脾氣非常爆烈的易燃氣體,只要沾到火星,燃燒的速度簡直是堪比汽油和炸藥。

事實上,早在興登堡號出現慘烈事故之前,英國的「R101號」飛艇也曾經發生過同類的事故。整個飛艇被爆炸點燃的氫氣燒得只剩下一幅「骨架」,飛艇上所載的55名乘客和機組人員中,48人遇難,7人倖存。

今天,我們都知道氫氣是一種易燃的氣體,即便是家長給孩子買一個玩具氣球,也會去擔心氣球中填充的是氫氣還是氦氣。按照安全的規範,氫氣已經不允許作為玩具氣球的填充物。

那麼在當年,人們不知道氫氣這麼危險嗎?為什麼使用氫氣,而不是使用今天我們更常用的氦氣?

事實上,這個問題並不難解答。

早在興登堡號建造之初,它的設計者們就認為,這種飛艇應該填充安全的氦氣,氦氣既能產生浮力,同時也沒有燃燒的特性。然而麻煩的是,當時德國的工業能力並不具備製造如此大量氦氣的水準

當時的氦氣最大的生產國是美國,事實上直到今天,美國仍然是主要的氦氣生產國和出口國。在興登堡號即將建造完成的時候,美國接到了德國政府購買氦氣的請求,但當時的美國非常果斷地拒絕了。

拒絕的理由很可能是源自一戰時期,德國的飛艇對歐洲實行的轟炸。那個時候,美國擔心德國會把氦氣用於軍事飛艇的用途。

在興登堡號出現慘烈事故之後,許多民眾紛紛致信美國政府,要求允許向德國出售氦氣。

既然氦氣是用作民用飛艇的話,美國政府對此也有所鬆動,準備考慮向德國出口氦氣。但是還沒等購買協議完成,就發生了1938年德國吞併奧地利的事件。於是在德國軍事化的背景下,向德國出口氦氣的舉動再一次的被叫停,德國最後也沒有能夠拿到氦氣。

與此相對比的是,美國在30年代建造的大型硬式飛艇,像梅肯和阿克倫號都採用了氦氣,充氣量之大幾乎是耗掉了美國當時所有的氦氣儲備。

那麼氦氣為什麼這麼貴重,又這麼被珍視?

氦氣雖然在我們自然環境中的空氣里是存在的,但是它的含量只占到了0.0005%。如此的微小的含量,幾乎難以從空氣中提取。

通過工業實踐,人們發現在某些油氣礦藏所生產的天然氣中,氦氣的存量相對比較高,體積百分比是0.3%。雖然這個數量也不大,但是比自然空氣中已經是相當於算是富礦。

為什麼氦氣如此少?

在自然的大氣環境中,氦氣很容易游離到大氣層的上端,逃逸到宇宙空間去。而在地層的深處的天然氣中,由於有地層很好的遮蔽作用,所以氦氣能夠留存下來。然而即便如此,氦氣的製取也非常困難。

首先要把這些天然氣經過一些清潔和過濾,除去其中的水、二氧化碳、硫化氫等雜質,然後就是一輪一輪的低溫工藝。氦氣是目前我們人類所知的氣體中,最難液化的一種,它的液化溫度達到了零下268度。如此的低溫,使得低溫冷卻工藝成為提純的手段。

一輪一輪的冷卻,逐步地把其中的氫、氬、鈉等氣體除掉,最後會獲得純度達到99%的氦氣,所以它的製取成本非常的昂貴,製取的工藝也極度的複雜。

目前,世界上主要的氦氣生產基地仍然是在美國和卡達,這個既受限於地理的特徵,也受限於製取的工藝。

直到今天,氦氣仍然被認為是一種重要的戰略資源。像核磁共振設備中的冷卻氣體、電子元器件製造中的冷卻和保護氣體,都要大量地使用氦氣。

正因如此,中國和俄羅斯等國如今都在積極地加大氦氣生產的技術研發,中科院連同一些工業企業已經完成了氦氣製取工藝的驗證工作。

小小的氦氣看似其貌不揚,但是在整個的工業體系中卻發揮著重要的作用。

中國的工業能力要提升,仰仗於大量的從事基礎工業的人員,這些人平時可能默默無聞,或者很少出現在新聞焦點和關注的鏡頭中,但是他們的工作實際上是一個國家工業能力最為底層的支撐力量。

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