随着神州十四号飞船的顺利升空,航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲顺利进入天和核心舱,展开为期半年的在轨工作和生活。这时候有很多小伙伴就会好奇,航天员在轨生活时间长达半年,而货运飞船也是半年才会运送一次补给,那航天员在空间中中呼吸的空气是哪里来的呢?难道是地球上带上去的?那肯定是不可能的,下面跟着小编一起了解一下吧。
大家都知道空间站距离我们特别遥远,如果把地球上的氧气源源不断地运送到空间站,中间所需要耗费的时间成本是极大的,更重要的是可能这一波空气还没有送过去呢,上一波空气就已经用完了。有学者做过计算,一个正常的成年人,每天吸入的空气应该在20公斤上下浮动,而在这些公斤左右的空气当中,大约有1千克上下浮动的氧气,会被人耗费掉。如果这么计算,三名航天员在太空中一天的消耗量就接近3公斤。既然不能通过运输的方式,那么还有什么其他办法呢?
当然有,还记得初中学的一门叫化学的课程吗?在化学课中我们学习到水的组成成分是由H2O组成的,而水是可以通过剧烈的电解水反应来制取少量的氧气,并且在实验阶段是完全可行的。相信喜欢科学的你小时候一定尝试过电解水的实验。
一旦当我们了解了这个化学方程式,那就更容易理解太空站当中的氧气是怎样出现的了,H2O无论通过电解或者其他的化学反应,最终每两个水分子就可以自动生成两个氢气以及一个氧气。而根据目前已知的数据以及部分地方公布的数据来看,一升水通过完全电解之后,所获得的氧气能够在600升以上。也就是说只需要一升水就足够一个成年人一天所需要的氧气的总消耗量。
这时候你肯定会说往空间运送氧气都那么难了,运送水不是同样很难?当然这个难度也不小,但是要远小于运送几十公斤的空气,难度要小得多。并且运送到空间站的水并不是纯消耗品,因为水是可以在空间中实现一定程度的自循环。
为实现长期经济运行,我国在建的中国空间站采用了环控生保系统尽可能实现空间站物资的循环使用,环控生保系统在水的循环再利用中也发挥着巨大的作用。依靠环控生保系统,可以在空间站通过冷凝干燥组件收集航天员呼出的水汽,再通过净化装置转为可供饮用的再生水,尿液也能收集处理为可饮用的纯净水。根据人体参数规律显示,一名航天员在轨一天产生的尿液和冲洗水大约为2.0千克,一天活动中人体向舱内排湿约1.8千克,将航天员的尿液以及舱内的冷凝水进行收集,然后经过净化处理,可以作为在空间站用水的重要来源之一。
除了水之外,电解水还需要另一个重要因素就是电能,其实在空间中最容易解决的反而是电能,电能除空间站本身自带电能之外,更重要的是空间站所能够吸收的太阳光以及其他功能所产生的电量,所以空间站本身的电能如果合理合规的运用,理论上来说会在一个可控的范围之内。
当然在空间站当中有以上的电解水还是远远不够的,毕竟如果有突发状况,必须要有能够应急的氧气来提供呼吸,所以对于空间站而言,存在一些加压的氧气罐以及固体燃料氧气发生器还是非常有必要的。
这中间必然会触及到化学反应方程式,我就不多讲了,简而言之通过剧烈的反应能够生成大量的氧气来供空间站当中的宇航员呼吸。
在人类的历史发展征程当中,对外探索一直在驱动着人类社会的不断进步,此处的对外探索,不但包括努力探索太空探索和海洋探索以及其他未知领域的探索。
而空间站的出现,能够让人类更多、更长时间在地球以外的区域进行持续不断地探索,满足人类好奇心的同时,也在尽最大可能推动着人类的进步。
向国际空间站、国内空间站、空间站上的航天员以及背后的科学家们致以崇高的敬意。