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兴登堡号飞艇为啥不用氦气？

2021-10-31 12:25

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

1937年5月6日在美国新泽西雷克赫斯特的那场爆烈大火，不仅葬送了德国“兴登堡”号作为跨洋航运明星的地位，更是宣告了大型商业运输飞艇的“社会死亡”。从飞艇气囊缓慢地泄露氢气，到飞艇与锚泊塔之间的静电火花，一瞬间发生的事情改变了一个时代。突发的火情与飞艇内部巨大气囊内填充的氢气相互助力，让这艘壮硕的硬式飞艇瞬间变成了一具漂浮空中的熊熊火把。那些等待在地面上的新闻记者手里的相机，没能拍到飞艇与锚泊塔对接的精彩画面，却意外拍下了飞艇化为火把的恐怖影像。艇上97人中35人在事故中丧生，虽然“兴登堡”号事故不是飞艇史上最惨烈的，但却是最具震撼效果的，因为坠落的画面出现了当时几乎所有新闻媒体的头条，甚至还有惊心动魄的现场录像，它们无比强力地拨动着公众的神经。

今天你给孩子买个气球都会去关注里面到底是氢气还是氦气，德国人自然也明白这个道理。“兴登堡”的研发团队十分了解氢气的易燃易爆性可能带来的危险。早在1930年，英国R101号氢气飞艇就曾发生坠毁事故，大多数遇难艇员都并非由于坠落撞击，而是因为随后引发的大火。R101的前车之鉴促使“兴登堡”的设计者雨果•埃克纳（Hugo Eckener）决定使用不会燃烧的氦气去填充自己的飞艇了。但是德国工业尽管当时十分发达，但却没有大量生产氦气的能力。世界上氦气生产的垄断级巨头是大洋彼岸的美国——据说直到今天仍然如此。德国只能向美国求购氦气，结果美国给出的答复是“不”，理由是担心德国可能会把购买到的氦气用于军事用途——毕竟第一次世界大战中德国齐柏林式飞艇空袭英法的恐怖一幕过去并不久远。由于美国对德国进口氦气采取了禁运行动，“兴登堡”号只能调整设计，改回使用德国可以自行提供的氢气，这是导致1937年“兴登堡”惨祸的重要原因。在见识到那场爆烈大火之后，美国民众也坐不住了，纷纷要求美国政府批准向德国下一艘大型客运飞艇LZ130提供氦气。美国政府为此也修订了禁运法案，准许为德国非军事用途提供氦气。但是没等到美国开始向德国出售氦气，就发生了1938年纳粹德国吞并奥地利事件，美国内政部长拒绝在销售氦气协议上签字，最终德国还是没能从美国手里拿到氦气。

英国R101氢气飞艇在1930年的惨祸已经证明了氢气恐怖暴烈的性格。

由于极轻的属性，氦气很容易从地球表面逃逸到宇宙空间，这导致在我们的大气中氦气含量极微，大约只有0.0005%的样子。要想直接从空气中提取氦气，那确实有点儿大海捞针的意思。好在人们发现在油气钻探过程中产出的天然气中含有一定量的氦气，虽然体积百分比大约只有0.3%，但比起地球大气中的含量已经算是绝对富矿了。个人理解，底层深处的天然气之所以氦气含量较高，是因为有厚厚的底层屏蔽，这部分氦气分子没办法从地表逃逸到宇宙空间。

尽管如此，从天然气中分离氦气相当复杂：首先需要通过工业过滤除掉天然气中的水、二氧化碳以及硫化氢等杂质，然后通过超低温处理工艺对气体进行冷却，除去天然气中最大比例成分——甲烷，留下纯度约为50%—70%的粗氦气，此时其中还混有少量氩气、氖气和氢气。最后还要再来一次超低温冷却和过滤纯化，才能获得纯度超过99%的氦气。那么人类干嘛费这么大周章去制造氦气呢？氦气的作用绝不仅限于帮助我们充起更安全的气球或飞艇，它在工业、科研和医学领域都相当重要，从电弧焊接中的保护气，到核磁共振中的冷却气体，再到计算机芯片和硅晶制造中的保护气和冷却气，氦气几乎可以被称作是一种稀缺性战略物资。

核磁共振检测设备需要大量液氦用以创造超低温超导环境

电弧焊接需要氦气作为保护性气体，防止焊接部位与其它气体接触反应导致焊点性能弱化。

计算机芯片制造也离不开氦气

虽然天然气中氦气相对“丰厚”，但是并不是所有的油气矿区都有如此禀赋，加上提取氦气的过程技术复杂且成本高昂，因此全球范围内氦气供应的源头基本只有三个，分别是卡塔尔的拉斯拉方工业城、美国怀俄明的埃克森石油公司和美国得克萨斯国家氦气储备机构。有时候，看似不相关的事情，比如氦气，却可能对许多重要行业形成制约。从这个意义上说，中国正积极进行的氦气制取工艺研发工作以及氦气自给战略，确实是绝对有必要的事情。