航天员一天要喝多少水?空间站如何从尿液中回收水?看完涨知识了
航天员在空间站每天都要消耗一定的水量 , 包括生活用水和摄取的水分 。 按照正常人一天的饮水量 , 一个人一天会喝1500毫升水-1700毫升水 。 生活用水跟地面存在很大不同 , 毕竟空间站的水都是从地面用火箭运输上去的 。
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空间站回收水以满足航天员对水的需求
需要用到水的地方 , 都做了节约水的设计 , 所以航天员主要的用水 , 集中在喝水消耗这一块 。 国际空间站给每个人进行了资源配额 , 每个航天员一天有约4升水的供应量 。
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中国空间站只有三名航天员留驻 , 水的需求量没有那么大 。 航天员喝的水最开始是从地面打包运输上去的 , 天舟三号运输货物到空间站 , 就携带了多组水箱 。 水箱材料是特制的 , 用完水后能够收纳起来 。
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航天员用水可以使用桶装形式和袋装形式的 , 每天都需要那么多水 , 自然不能一直依靠地面配送 。 空间站的主要设计包括水循环系统 , 这套系统不仅能够回收空气中的水蒸气 , 各种设备的冷凝水 , 还能从尿液中回收水分 。 过滤出来的水达到了饮用水的标准 。
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空间站储存电能一般是利用燃料电池 , 氢氧燃料电池补充反应物更容易 , 而且反应生成的水 , 还能经处理后作为航天员的饮用水 。 空间站有空气循环系统 , 保障航天员正常所需以及维持设备正常工作 。
空间站如何从尿液中回收水
在过滤空气的时候 , 空气中降温除湿的冷凝水会被回收 , 二氧化碳也可以回收利用获得氧气和水 。 不过这些途径获得的水较少 , 从尿液中回收水是主要的水来源 。 尿液中含有很多水分 , 水占据95% , 其余的物质包括有机代谢废物 , 以及一些无机盐 。
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有机代谢产物有尿素 , 肌酐和尿酸等 , 这些废弃物也是尿液存在毒性的原因 。 无机盐含量很少 , 如果是作为饮用水的话 , 主要的目的就是要除去有机代谢产物 。 处理尿液跟处理污水不同 , 空间站的设备有限 , 自然不能进行大规模废水处理 。
而且为了尽可能提高水回收率 , 过滤方法也跟一般的海水过滤不同 。 尿液首先要进行预处理 , 通过往尿液中添加预处理剂 , 防止尿液中的物质水解挥发污染空气 。 各国在预处理剂的选择上存在差异 , 不过结果都是一样的 。
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预处理后的尿液会经过专门的设备分离出水 , 俄罗斯从尿液中分离水采用的是改进后渗透膜蒸发处理技术 , 回收率在80%左右 。 美国和中国采用的是蒸汽压缩蒸馏技术 , 回收率更高一些 。
回收水难以满足更大的用水需求
经过专门去离子化的水 , 不仅能满足航天员饮用水的需求 , 还可以用在一些需要去离子水的设备中 。 分离出纯净的水耗时较长 , 小规模使用没有问题 。 但是如果还要种植作物 , 或者在太空中进行一些需要使用大量水的实验 , 这种回收水的方式就难以满足要求 。
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提纯水需要耗费多余的能量 , 这也限制了空间站进一步扩大 。 未来更大型的空间站 , 会采用专门的生态水回收处理设计 , 搭配人造重力 , 就能在太空中维持独立的生态循环 。 如果是在月球或者火星 , 可以直接就地获取材料提取出水分 , 也就省去了复杂的水循环回收处理系统 。
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【航天员一天要喝多少水?空间站如何从尿液中回收水?看完涨知识了】空间站的水循环无法得到维护检修 , 为了保证饮用水水质达标 , 航天员会定期取水进行微生物检测 。 水中很容易滋生微生物 , 在空间站这样的密闭环境中 , 如果水循环处理系统出了问题 , 水质不达标 , 带来的影响很难消除 。 不仅会影响航天员的健康 , 还可能会损坏设备 。
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