Helium-3: The Lunar Resource for Future Energy Demands

•月球蘊藏的氦-3估計約有100萬至500萬噸，若全部用於核融合發電，理論上可滿足全球數千年的能源需求。
•相較於氘-氚（D-T）核融合，氘-氦-3（D-He3）融合反應產生較少放射性副產物，主要釋放帶電質子而非中子，因此被視為一種更清潔、對反應爐材料損害更小的能源形式。
•中國嫦娥五號月壤樣本的研究顯示，氦-3主要以奈米級氣泡形式儲藏在鈦鐵礦顆粒表面的非晶玻璃層中，這項發現為未來在月球上透過常溫機械破碎和磁篩選等方法進行原位提取提供了理論基礎。
•除了作為核融合燃料，氦-3在地球上還有多種關鍵應用，包括量子計算所需的超低溫製冷、肺部核磁共振成像（MRI）等醫學影像，以及用於國家安全的中子探測。
•地球上的氦-3儲量極為稀少（已知總量約500公斤），導致其價格高昂（每公升2,000至15,000美元，或每克15萬美元），且目前全球年產量遠低於需求，對現有應用構成嚴峻的供應鏈挑戰。

核融合反應機制： 氘-氦-3（D-He3）核融合反應涉及氘原子核與氦-3原子核結合，產生氦-4原子核和一個帶電質子（p+）。這種反應被稱為「無中子」（aneutronic）或「近無中子」反應，因為它產生的高能中子極少，從而減少了反應爐材料的活化和放射性廢物的產生。
反應溫度要求： 氘-氦-3融合所需的溫度極高，通常在2億至3億攝氏度之間，遠高於目前主流研究的氘-氚（D-T）融合所需的約1億攝氏度，這增加了技術實現的難度。
月球提取技術：
- 儲存形式： 氦-3由太陽風注入月球表面，主要被困在月壤中的鈦鐵礦顆粒表面的非晶玻璃層內的奈米級氣泡中。
- 建議提取方法： 研究表明，可透過常溫下的機械破碎方法釋放這些氣泡中的氦-3。由於鈦鐵礦具有弱磁性，可利用磁篩選技術將其與其他月壤顆粒分離，便於原位開採。
- 提純系統： 一種在月球表面提純氦-3的系統提案，利用低溫製冷（二級斯特林製冷機和J-T節流製冷機）將氦混合氣體中的氫液化分離，並利用超流氦-4的零黏度特性（毛細作用或離心力）來分離液態氦-3。
能量轉換效率： 由於氘-氦-3融合反應的產物主要是帶電粒子（質子），這些粒子可透過磁場直接轉換為電能，理論上能量轉換效率可達90%以上，高於主要釋放中子的D-T融合。

月球氦-3開採將加速量子計算發展。

氦-3是量子電腦稀釋製冷系統的關鍵材料，月球開採可解決地球供應短缺問題，確保量子位元穩定運作所需的超低溫環境。

地月經濟圈將在未來十年內初步成形。

隨著NASA等機構規劃2035年前建立月球基地，以及私人公司如Interlune計劃在2030年開始商業化開採，月球資源的利用將推動能源、建材和物流等產業鏈的發展。

月球採礦技術的進步將降低太空任務成本。

就地取材（ISRU）策略，例如從月壤中提取水、氧氣和燃料，將大幅減少從地球運送物資的成本，使月球長期駐留和深空探索更具可行性。

1970年代

氦-3超流動性首次被發現，為其在極低溫領域的應用奠定基礎。

2008-10

印度「月球飛船1號」首次發現月球表面有水，激發了對月球資源的廣泛興趣。

2022-06

中國科學院團隊基於嫦娥五號月壤樣本研究，發現氦-3以氣泡形式儲藏於鈦鐵礦顆粒的非晶玻璃層中，並提出常溫機械破碎提取方法。

2024-03

美國新創公司Interlune獲得1500萬美元融資，加速月球氦-3開採技術開發。

2025-05

Interlune推出月球挖掘機器人原型，並宣布量子基礎設施公司Maybell Quantum為其首個商業客戶。

2026-03

中國首家聚焦月球氦-3商業化開採運營的企業「星途氦能」完成數千萬元天使輪融資。

氦-3：滿足未來能源需求的月球資源