地球知識(shí)局

文字 | 無刺王冠龍

校對(duì) | 朝乾 編輯 | 澄澈

2022年春天，中國的幾所頂尖大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)接連遇到了一件怪事：低溫實(shí)驗(yàn)裝置接連停機(jī)。不是設(shè)備故障，也不是電力短缺，而是液氦斷供。

液氦冷卻能力極強(qiáng)

廣泛用于科研、軍事等高精尖領(lǐng)域▼

短短數(shù)月間，液氦價(jià)格從每升80元飆升到400元，有實(shí)驗(yàn)室被迫臨時(shí)拆解系統(tǒng)，把原本循環(huán)使用的氦氣收集回收，只為再多維持幾天。

同一時(shí)期，國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)、航天制造單位、醫(yī)療影像設(shè)備廠商也感受到了同樣的壓力。MRI機(jī)器的冷卻系統(tǒng)、芯片制造的真空工藝、液氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的測試平臺(tái)——這些尖端產(chǎn)業(yè)背后，都十分依賴這種無色、無味、無嗅的氣體。

核磁共振(MRI)也離不開液氦

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

中國缺氦并不新鮮，但那一年，它以一種“隱形掣肘”的方式，讓許多人第一次意識(shí)到，一個(gè)國家的高科技體系，竟然可能被一瓶氣體卡住，有種被“氣體稀土”卡脖子的感覺。

人們開始追問：氦氣究竟是什么？為什么它能成為國家競爭的隱秘戰(zhàn)場？我們2023年曾經(jīng)出過一期《中國現(xiàn)在，非常缺氦》的視頻，兩年后的今天，情況正在發(fā)生變化，如今的中國，還缺氦嗎？

《中國現(xiàn)在，非常缺氦》視頻版

0.01％的否決權(quán)

在自然界中，氦的產(chǎn)出極其稀少。地球上的氦主要來源于地下巖層中鈾、釷放射性衰變的副產(chǎn)氣體。這些氣體經(jīng)過億萬年積累，被封存在少數(shù)天然氣田里。

全球可開采的高濃度氦氣田寥寥無幾——主要分布在美國中部、卡塔爾、俄羅斯西伯利亞和阿爾及利亞。它不像石油那樣可以全球交易、儲(chǔ)量廣泛，而更像是一種被封存在地質(zhì)罅隙里的“稀有戰(zhàn)略氣體”。

橫屏全球氦資源分布▼

更關(guān)鍵的是，氦氣無法人工合成，也無法長期儲(chǔ)存。它輕得驚人，泄露后便永遠(yuǎn)飄向太空，不會(huì)再回到地球。人類能使用的氦，只能來自地下僅存的積累。

這意味著，一旦資源或供應(yīng)鏈被某國控制，其它國家就只能被動(dòng)接受。

幾十年來，氦氣的全球產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)出高度集中和單極化的特征。美國掌控著提取、純化、運(yùn)輸乃至價(jià)格制定的絕大部分環(huán)節(jié)。

林德、液化空氣、空氣化工都有美資背景▼

冷戰(zhàn)時(shí)期，這種控制并未引發(fā)過多關(guān)注——畢竟它隱藏在科研與軍工體系深處，不像石油那樣影響日常生活。

但在21世紀(jì)的科技競爭格局中，氦氣的戰(zhàn)略地位快速提高。所有需要超低溫環(huán)境的技術(shù)，從芯片制造、核聚變、量子計(jì)算到火箭推進(jìn)，都離不開它。

可以說，氦氣是在現(xiàn)代科技體系底層，是不可替代的“冷卻之血”。

航空航天，也離不開氦

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

而對(duì)于中國而言，這根“看不見的枷鎖”來得悄無聲息，卻極為致命。

在過去二十年里，中國的科研體系突飛猛進(jìn)——芯片制造、航天發(fā)射、核磁共振影像設(shè)備生產(chǎn)，幾乎所有高端技術(shù)都建立了自主體系，但唯獨(dú)氦氣長期依賴進(jìn)口。

于是，一個(gè)從未出現(xiàn)在公眾視野的問題，被重新擺上了桌面：為什么這樣一種微不足道的氣體，卻能牽動(dòng)一個(gè)大國的科技命脈？

芯片制造，同樣離不開氦

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

在很長一段時(shí)間里，全球90%以上的氦氣供應(yīng)，都掌握在美國手中。

冷戰(zhàn)時(shí)期，美國在得州阿馬里洛（Amarillo）建立了龐大的氦儲(chǔ)備庫——官方名字叫“聯(lián)邦氦儲(chǔ)備（Federal Helium Reserve）”，但業(yè)內(nèi)都叫它“氦氣銀行”。

幾十年間，美國不斷從天然氣中提取氦并儲(chǔ)存起來。這個(gè)儲(chǔ)備庫不僅為NASA、軍方和高科技公司服務(wù)，也是全球氦價(jià)的“中央銀行”。

阿馬里洛號(hào)稱“世界氦氣之都”

氦儲(chǔ)備庫建在這很合理

（美國聯(lián)邦氦儲(chǔ)備庫 圖：壹圖網(wǎng)）▼

當(dāng)別國在市場上買氦，美國可以隨時(shí)控制閥門。這讓氦氣從一種惰性氣體，變成了惰性但危險(xiǎn)的戰(zhàn)略武器。

在2010年代以前，中國每年消費(fèi)的氦氣，大多依賴進(jìn)口。一旦美國限制出口、卡關(guān)設(shè)備，國內(nèi)的芯片廠、醫(yī)療設(shè)備廠、航天項(xiàng)目就要面臨“斷氣”。

這種依賴聽起來非常抽象，但在產(chǎn)業(yè)鏈中卻非常具象——一瓶氦氣斷供，芯片廠就得停機(jī)；一臺(tái)MRI冷卻失敗，就可能報(bào)廢。

一臺(tái)MRI造價(jià)超千萬

要是因缺氦報(bào)廢，損失將極為慘重

（MRI設(shè)備 圖：壹圖網(wǎng)）▼

即使在最終產(chǎn)品的總成本中，氦氣占比可能連0.01％都不到，但沒有氦，那就是100％的戰(zhàn)略否決權(quán)。

當(dāng)時(shí)的中國科研人員常常要提前幾個(gè)月去搶購液氦，像囤糧一樣。更棘手的是，氦氣不像石油那樣能長期儲(chǔ)存。它會(huì)從容器里緩慢逸出——就算你“有氣”，也守不住太久。

于是，“缺氦”一度成了中國科技產(chǎn)業(yè)的隱性焦慮。表面上，我們?cè)谧饭饪虣C(jī)、追芯片，但在更底層的能源與氣體環(huán)節(jié)，仍舊仰人鼻息。

其實(shí)不僅是氦

其他有重要用途的高純度稀有氣體

也曾被歐美日壟斷（圖：壹圖網(wǎng)）▼

無聲的反擊

在表面平靜的十幾年里，中國其實(shí)一直在默默布一盤棋。這幾年，真正的變化發(fā)生在遠(yuǎn)離新聞的地方。中國的科研人員和工程師并沒有喊口號(hào)，而是在最基礎(chǔ)的氣田里重新找到了突破口。

他們所做的，首先是資源識(shí)別——就是在中國的版圖內(nèi)尋找氦資源。

氦通常伴生在天然氣中，但是含量極低，過去沒人重視。從2018年起，國內(nèi)的地質(zhì)團(tuán)隊(duì)重新檢測了塔里木、鄂爾多斯、四川盆地的氣體成分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多個(gè)氣田的氦含量在0.05%到0.2%之間，已經(jīng)具備開采價(jià)值。

國內(nèi)的氦資源其實(shí)也不少▼

尤其是新疆的吐哈、準(zhǔn)噶爾和四川安岳，這些原本只是天然氣基地的地方，成了中國的“潛在氦源”。

發(fā)現(xiàn)了資源，接下來是技術(shù)攻關(guān)——從天然氣中提取氦。

氦的提取極為困難——因?yàn)楹し肿犹?，半徑僅有0.1納米，是所有元素中最小的那幾種，常規(guī)分離設(shè)備根本“抓不住”它。想把它從天然氣中分離出來，比從礦石里提金難得多。

氦氣提取流程非常復(fù)雜▼

于是，國內(nèi)科研單位和企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，從吸附分離、低溫冷凝到膜分離技術(shù)，一步步突破瓶頸。他們?cè)谖健⒌蜏鼐s、膜分離等方向反復(fù)試驗(yàn)，終于在2020年前后，取得穩(wěn)定工業(yè)化成果，能夠從天然氣伴生氣中批量提氦。

這意味著，我們不僅能“發(fā)現(xiàn)”氦，還能“抓住”它。

到2023年，中國已經(jīng)建成多套工業(yè)化氦提取裝置。新疆哈密、四川瀘州、內(nèi)蒙古鄂爾多斯等地相繼產(chǎn)出國產(chǎn)液氦。到2025年，中國氦氣年產(chǎn)量已經(jīng)突破300萬立方米，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“從零到有、從有到穩(wěn)”的戰(zhàn)略跨越。

美國的氦氣占比越來越低

中國等其他國家的產(chǎn)量起來了▼

想讓中國徹底擺脫缺氦，最后一步就是產(chǎn)業(yè)成型——建立一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

隨著裝備國產(chǎn)化推進(jìn)，哈密、瀘州、鄂爾多斯陸續(xù)建成氦提取工廠。國產(chǎn)液氦罐、低溫運(yùn)輸車、儲(chǔ)氣系統(tǒng)相繼量產(chǎn)。

從氣源、到儲(chǔ)運(yùn)、再到終端應(yīng)用，終于形成一條完整產(chǎn)業(yè)鏈。

從提取、運(yùn)輸?shù)浇K端

中國已掌握了液氦的全產(chǎn)業(yè)鏈

（氦氣提取裝置 圖：壹圖網(wǎng)）▼

這對(duì)于一個(gè)曾長期缺氦的國家，幾乎是“從無到有”的歷史性轉(zhuǎn)折。

這是一場沒有硝煙的反擊。當(dāng)世界的目光還聚焦在稀土、鋰礦、芯片上時(shí)，中國已經(jīng)悄然建成了自己的“氦氣銀行”。

國產(chǎn)氦氣越來越多

擺脫對(duì)美依賴也就更有底氣了▼

氦與稀土，戰(zhàn)略雙支點(diǎn)

外界往往只注意到稀土，因?yàn)槟鞘侵袊L期的優(yōu)勢領(lǐng)域，卻忽略了氦氣在產(chǎn)業(yè)體系中的“對(duì)稱地位”，兩者都有類似的以0.01％否決100％的戰(zhàn)略否決權(quán)。

長期以來，中國掌握稀土產(chǎn)業(yè)上游，美國掌握氦氣與關(guān)鍵設(shè)備。一旦我們打“稀土牌”，對(duì)方就可以掐“氦氣閥”，兩邊互相牽制和捆綁。

雖然中國主要從卡塔爾進(jìn)口氦氣

但卡在外交、國防上深受美國影響

說不定哪天就要卡脖子了▼

在高科技產(chǎn)業(yè)鏈上，稀土控制了材料端——它決定了磁性、能量密度、發(fā)光性能；而氦氣控制的是溫度端——它決定了制造的極限精度和冷卻能力。一個(gè)來自地殼，一個(gè)來自天空，它們像兩根隱形的支柱，托住了現(xiàn)代工業(yè)的上限。

但隨著中國的氦氣產(chǎn)業(yè)逐漸成形，這種平衡開始傾斜——第一次，兩個(gè)關(guān)鍵支點(diǎn)都掌握在同一只手里。

而今天，隨著氦氣鎖松動(dòng)，中國第一次在資源博弈中，擁有了同時(shí)掌握“材料與氣體”兩個(gè)支點(diǎn)的能力。當(dāng)它們都不再被他人控制，一個(gè)國家的科技循環(huán)才真正閉合。

不僅是氦氣的自主可控

搞定LNG船、航母等高端裝備后

中國去年直接占據(jù)了全球74.1%的新船訂單

（上海外高橋造船廠 圖：圖蟲）▼

這也是為什么，一些業(yè)內(nèi)人士說：“氦氣不是補(bǔ)課，而是補(bǔ)肺。”“有了氦，中國科技才有真正的呼吸。”

從資源安全角度看，這意味著中國的高科技體系終于具備了“自主冷卻”的能力。從更宏觀的角度看，這是國家工業(yè)結(jié)構(gòu)從原料依賴向體系自足的轉(zhuǎn)變。

當(dāng)稀土、鋰、氦這些看不見的基礎(chǔ)元素逐漸掌握在自己手中時(shí)，中國制造業(yè)不再只是“能造”，而是“能穩(wěn)定造”。

把控戰(zhàn)略資源，掌握核心科技

今天的中國制造，早已邁向中國“智造”

（中國某自主品牌車間 圖：壹圖網(wǎng)）▼

很多人以為，技術(shù)獨(dú)立只是經(jīng)濟(jì)安全的問題。其實(shí)，它更像文明的自我防御。

在全球化的語言里，“依賴”常被說成合作。但當(dāng)合作的一端能隨時(shí)關(guān)閥，你就不是伙伴，而是病人。這就是中國在氦氣問題上長期的尷尬：明明是工業(yè)大國，呼吸通道卻要靠一根看不見的軟管。

氦氣的獨(dú)立，不是因?yàn)閲彝蝗灰庾R(shí)到它的戰(zhàn)略意義，而是因?yàn)闊o數(shù)科研人員、工程師和企業(yè)家，在看不見的角落默默扛起了“不可見的前線”。

作為人類現(xiàn)代文明的重要基石

油氣煉化行業(yè)同樣離不開氦

（寧波鎮(zhèn)海煉化 圖：圖蟲）▼

他們沒上過熱搜，卻撐起了國家科技最脆弱的一層氣膜。這層氣膜現(xiàn)在更厚了。它讓我們可以在未來的產(chǎn)業(yè)競賽中，不必再看誰給我們供氣。

氦氣獨(dú)立的意義，不僅在于供應(yīng)安全，更在于心理結(jié)構(gòu)的變化。過去我們習(xí)慣在短缺中應(yīng)對(duì)——缺芯、缺機(jī)、缺氣——然后被迫尋找替代。但氦氣的例子證明，一些看似無法逆轉(zhuǎn)的依賴，其實(shí)可以在靠努力來打破。只需要持續(xù)的積累和耐心。

氦氣因此成了一種象征：它讓中國從“被動(dòng)呼吸”走向“自主呼吸”。

中國制造業(yè)規(guī)模已超過英、美、德、日、韓總和

成了人類歷史上獨(dú)一無二的“工業(yè)克蘇魯”

（繁忙的青島港 圖：圖蟲）▼

未來的挑戰(zhàn)還在繼續(xù)——液氦設(shè)備仍需優(yōu)化，回收利用率還有待提高，國際定價(jià)權(quán)尚未建立。

但最關(guān)鍵的一步已經(jīng)跨出——那根看不見的鎖鏈，已經(jīng)斷開。我們終于可以自己決定，什么時(shí)候呼吸、呼吸多深。

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識(shí)局立場

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