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氦氣在21世紀如何卡住某國的脖子?

2024-07-27科學

的新型宇宙飛船頻繁遭遇氦氣泄漏問題,目前仍然懸掛在國際太空站之下,成為輿論譏諷的焦點。然而,退一步海闊天空,我們應放下僅僅為了觀看而起哄的心態。這種不斷的技術泄漏,在某種程度上恰恰展示了超級大國深厚的科技底蘊。對於那些習慣於為西方鼓與呼的群體而言,這正是他們應當大書特書的戰略優勢。遺憾的是,這些評論者通常見識淺薄,當真正需要他們發聲的時刻,他們卻因缺乏關鍵常識而只能保持沈默。盡管如此,這並不妨礙客觀分析事實,明確闡述超級大國的單邊優勢。

根據初中物理和化學知識,我們知道宇宙誕生初期,由於溫度極高,各種基本粒子處於混沌狀態。數億年後,當宇宙溫度下降後,一個質子與一個電子首次結合形成了最基本的元素——氫,這是宇宙中最早和數量最多的元素。大量氫氣聚集形成了恒星;恒星核心的核融合反應產生了第一個新元素——氦。盡管宇宙中氦元素豐富,地球上的氦卻相對稀缺,這表明地球及整個太陽系不屬於第一代恒星系統,而是第二代或第三代恒星系統的產物。氦作為早期宇宙中形成的輕元素之一,在地球上主要以單質瓦斯形態存在。太陽系中的氦不能透過化學反應獲取,只能透過太陽核反應或地球上的放射性元素不斷轟擊甲烷瓦斯的極為復雜過程產生。

北美大陸頁巖氣資源豐富,美國近年來透過開采頁巖氣取得了顯著成就,這也意味著全球最大的、有開采價值的氦氣礦床正位於美國本土。過去50年間,美國幾乎壟斷了全球氦氣的開采、提煉、儲存和出口,占據了全球80%的市場。但隨著西伯利亞和中東氣田的發展,這一比例有所下降。氦作為最主要的惰性瓦斯,在軍事和高科技領域的用途極為廣泛,例如氦制冷技術能夠將溫度降至接近絕對零度,使多種金屬或合金變為超導體,對於工業和軍事科技具有重要意義。

氦氣的這種制冷特性使其在航天領域尤為重要。這也是波音飛船內部需要攜帶大量氦氣的原因,因為沒有比氦氣更適合飛船制冷和增壓的物質。這種對氦氣的大量使用,反映了美國在這一資源上的絕對優勢,幾乎可以說是「造氦」能力無人能敵,這使得全球其他大國羨慕不已。據悉,美國F22A戰鬥機內部就裝備了一個2噸級別的氦氣迴圈系統,無論是為雷達還是為噴嘴降溫,都顯示了頂尖效率。而F35戰鬥機則采用自身燃油迴圈降溫,效果遠不如液氦。

東方大國在2015年前幾乎所有氦氣都依賴進口。但隨著國際形勢的變化,氦氣供應受限可能導致嚴重問題。幸運的是,在國內西部大漠深處發現了含氦煤層氣,這一新發現的世界級氦資源有望滿足該國數千年的需求。此外,月球土壤中也發現了高含量的氦元素,這無疑是一個令人振奮的發現。
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