空间站|航天员在空间站生活,氧气和淡水如何保证?原来太空也能制造氧气


空间站|航天员在空间站生活,氧气和淡水如何保证?原来太空也能制造氧气
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空间站|航天员在空间站生活,氧气和淡水如何保证?原来太空也能制造氧气
笔者 东邪
10月16日凌晨 , 我国神舟13号发射成功 , 次日三位航天员顺利到达中国空间站 。 据了解 , 在此次的航天任务中 , 三位航天员将在空间站中驻留半年 , 也就是说他们将在空间站中度过春节 。 中国人过春节少不了饺子 , 前段时间央视新闻揭秘了航天员带上空间站的饺子都是定制而成的 。 能在空间站上吃上一顿饺子 , 这确实是很多人觉得不可思议的地方 。
实际上航天员能在空间站上生活6个月 , 这才是最不可思议的地方 。 因为空间站一般在距离地面400公里的近地轨道上运行 , 航天员无法从太空中获得氧气和淡水的供给 , 而他们一天所要消耗的氧气就多达1650升 , 换算下来半年需要29.7万升氧气 , 该如何保证航天员对氧气的需求?而且他们生活也需要淡水 , 那么又该如何保证淡水供应?
如何保障空间站中的氧气供应?
在中国建设空间站之前 , 太空中就已经有一个国际空间站了 , 它是由美国、俄罗斯、日本、加拿大等多个国家共同组建 , 运行至今已经有20年的历史了 。 起初科学家们也考虑到了氧气和淡水供应的问题 , 有人提出压缩氧气 , 统一打包放到运载火箭上 , 然后再集中送到空间站去 。 然而历史上的一次悲剧让科学家们打消了这个想法 。
原来在1967年 , 美国的阿波罗1号就因为舱内的纯氧环境而发生火灾 , 火灾起因是一处电路出现火花 , 迅速引燃了整个太空舱 。 虽然火势最后被控制住了 , 但三位美国宇航员还是牺牲了 。 这个事件之后 , 输送氧气反而变成了存在风险的方案 , 那还有什么方法可以供应氧气呢?科学家们想到了让宇航员在空间站上制备氧气 , 最简单的方法就是电解水 。
水被电解后会产生氧气和氢气 , 这确实是制备氧气的有效方法 , 但在地球上这个方法成本较高 , 还不如植树造林 。 但在空间站上 , 太阳光是可以用来发电的 , 因此不用考虑用电成本的问题 , 电解水自然成为了供应氧气的主要方法 。 但电解水会产生氢气 , 氢气也是易燃气体 , 这又该如何解决呢?
科学家想到了将二氧化碳和氢气混合反应 , 然后生成甲烷和水 , 将水从甲烷中分离出来又可以再次利用 , 而甲烷就直接排入太空 。 据了解 , 电解水在太空中确实有效 , 一升水就能产生620升氧气 , 满足航天员一天呼吸所需要消耗的氧气量 。 但问题又来了 , 电解水需要水 , 空间站中的淡水供应又是如何得到供应的?
如何保障空间站中的淡水供应?
看到这你可能会想 , 是不是有什么方法可以制备淡水 , 方法确实有 , 但是淡水作为氧气的来源以及航天员的生存必需资源 , 光靠制备是不足以供应的 , 因此只能从地面运上太空 。 以这次神舟13号任务为例 , 我国除了发射载人火箭之外 , 还会发射货运飞船 , 飞船里面装载的就是航天员生活所需的物资 , 其中就有一个个水包 。
据了解 , 一个水包里有20升水 , 全部用于制备氧气 , 所制造的氧气足以保障航天员22天的生存 。 但如果这些水包并非全用来制备氧气 , 航天员在其他方面还需要用到水 , 因此淡水资源还是比较紧张的 。 为了充分利用水资源 , 我国空间站上设计了一个水循环系统 , 该系统能将舱内被使用过的水分收集起来 , 例如用于清洁后的水、宇航员的汗液和尿液等 。
这些“污水”经过水循环系统的处理后最终可以转化为可饮用淡水 , 因此空间站上的氧气和淡水资源在一定程度上实现了交叉循环生成 , 进一步提高对航天员生活必需资源的保障 。
总结
人类从一开始的仰望天空 , 到现在的与天并齐 , 得益于科技的发展 。 科技发展不仅推动社会劳动力的进步 , 也推动了整个人类文明向前发展 。 在科技的帮助下 , 许多以往只在科幻小说里出现的设计和发明如今已经逐渐走进现实 。 现在地球的上空已经出现两个空间站 , 随着未来越来越多国家的航天实力发展起来 , 还会有更多空间站出现 。