揭秘航天员的太空生活,吃喝拉撒怎么解决?( 三 )
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和平号的水回收处理流程
卫生用水是从下水道进行收集的 。 航天员的尿液是从厕所收集的 , 冷凝水是从空气循环系统收集的 。 这是3条不同的线路 , 俄罗斯人的和平号空间站在处理这3种水的时候 , 可以说是泾渭分明 , 井水不犯河水 。 你洗洗涮涮用的那些水 , 在净化回收以后还是用来洗洗涮涮 。 舱内收集到的那些冷凝水 , 最后经过净化处理以后 , 主要用来给宇航员喝 。 尿液经过净化以后 , 用来电解制造氧气 。 这完全是三条独立的路线 。 如果水量不够的话 , 只能靠地面补充 , 用进步号货运飞船定期补给 。
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国际空间站水回收处理流程
美国人在国际空间站上采用的技术就完全不一样了 , 尿液要经过预处理 , 利用真空让尿液在低温下沸腾蒸发 , 然后再压缩 。 获得尿液蒸馏水 。 然后把三种水混在一起 , 统一净化处理 , 最后达到饮用水标准 。 这种饮用水比地上的自来水还要干净很多 , 可以直接喝 。 但是俄罗斯人心理上过不了这个坎儿 , 一开始还不怎么愿意 , 后来也就慢慢接受了 。
那我国的天宫空间站又是怎么处理的呢?据我查到的资料 , 过程跟俄罗斯是类似的 , 尿液蒸馏水最终是用作电解水产生氧气 , 并不是直接用来喝的 。 当然水是不可能100%回收的 , 尿液处理以后 , 剩下一点点高浓度的废水 , 还有压缩处理过的粪便 , 以及其他的一切垃圾 , 都要装进货运飞船 , 仍进大气层里烧掉 , 一了百了了 。 说实话 , 太空里体验最差的就是上大号 , 没有之一 。 后续处理也是最麻烦的 。 目前有一些方案是利用微生物对粪便进行处理 , 但是也还停留在实验室阶段 。
洗衣服呢?算了 , 不洗了 。 直接换新的 , 反正空间站里不冷不热 , 保持恒温 , 穿的衣服也不厚 , 更换的衣服多带几件就OK啦 。 大不了等补给飞船来了把脏衣服丢进去呗 , 随同其他垃圾一起扔进大气层烧掉 。
空间站里的空气成分和地面上差不多 。 21%氧气+78%氮气 。 氮气不消耗 , 基本上属于打酱油 , 始终在空间站大环境里面循环 , 氧气是靠电解水制造出来的 。 有人以为 , 飞船和空间站里面用的氧气是用的液氧 。 其实不是这样 , 因为液氧是非常活泼的元素 , 不安全 。 能不用咱尽量不用 。 水是比较安全的东西 , 而且容易保存 , 需要的时候电解水就可以制造氧气了 。 所以空间站里的水资源还是呼吸系统的重要环节 。
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萨巴蒂尔反应
人呼吸是会产生二氧化碳的 , 这些二氧化碳也不能浪费 , 一个二氧化碳分子上挂着两个氧原子呢 , 必须给它扯下来 。 如果要充分利用 , 可以让二氧化碳和氢气进行萨巴蒂尔反应 , 最后变成甲烷和水 。 水就留着用了 , 甲烷可以排到太空里了 。
当然有人说 , 过去化学课上老师教了 , 太空里面吸收二氧化碳 , 用的是氢氧化锂 。 这话当然也没错 。 只是开飞船上去绕几天 , 靠氢氧化锂还算靠谱 。 3个大活人在空间站驻6个月 , 靠氢氧化锂吸收二氧化碳显然是不行的 , 还是要依靠循环处理系统才行 。
在2010年 , 国际空间站的水处理系统曾经出过一次故障 。 是宇航员的尿液之中钙浓度超标导致系统出现堵塞 。 为什么宇航员的尿中钙含量会超标呢?这就是因为在太空里 , 人骨骼中的钙会逐渐流失 。 经过一系列的化学反应 , 最终形成了硫酸钙 , 硫酸钙是微溶于水的 , 是粉笔的主要成分 。 这东西堵住了尿液净化装置 。
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我们的骨骼是一个非常活跃的器官 , 实际上骨骼能对外界刺激做出各种各样的反应 。 人在地球上站立 , 实际上承受了全身的重量 , 时时刻刻都感受到重力的刺激 , 如果骨骼接收不到这些外界刺激的话 , 就会出现钙流失 。 主要是因为在失重环境下 , 骨形成和骨吸收的细胞分子平衡被打破 。 骨形成少了点 , 骨吸收多了点 。 时间长了就会出现骨质疏松 , 而且肌肉也会跟着萎缩失去弹性 。 根据现在的资料 , 在失重状态下 , 骨骼的密度平均每个月会下降1%~2% 。 可是在地球表面 , 哪怕是老年人 , 每年才下降1% 。 可见钙质流失对宇航员的健康威胁有多大 。
所以呢 , 宇航员只能加强锻炼 , 把缺少重力所造成的影响尽量补回来 。 所以大家也可以看到 。 空间站里的航天员经常在做各种运动 。 但是即便如此 。 国际空间站上仍然出现了尿液处理系统被过高的含钙量堵塞的问题 。 由此可见 , 即便是拼命锻炼 , 也只能缓解钙的流失 , 而没有办法完全解决问题 。
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