隨着神州十四號飛船的順利升空,航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲順利進入天和核心艙,展開為期半年的在軌工作和生活。這時候有很多小夥伴就會好奇,航天員在軌生活時間長達半年,而貨運飛船也是半年才會運送一次補給,那航天員在空間中中呼吸的空氣是哪裡來的呢?難道是地球上帶上去的?那肯定是不可能的,下面跟着小編一起了解一下吧。
大家都知道空間站距離我們特別遙遠,如果把地球上的氧氣源源不斷地運送到空間站,中間所需要耗費的時間成本是極大的,更重要的是可能這一波空氣還沒有送過去呢,上一波空氣就已經用完了。有學者做過計算,一個正常的成年人,每天吸入的空氣應該在20公斤上下浮動,而在這些公斤左右的空氣當中,大約有1千克上下浮動的氧氣,會被人耗費掉。如果這麼計算,三名航天員在太空中一天的消耗量就接近3公斤。既然不能通過運輸的方式,那麼還有什麼其他辦法呢?
當然有,還記得初中學的一門叫化學的課程嗎?在化學課中我們學習到水的組成成分是由H2O組成的,而水是可以通過劇烈的電解水反應來製取少量的氧氣,並且在實驗階段是完全可行的。相信喜歡科學的你小時候一定嘗試過電解水的實驗。
一旦當我們了解了這個化學方程式,那就更容易理解太空站當中的氧氣是怎樣出現的了,H2O無論通過電解或者其他的化學反應,最終每兩個水分子就可以自動生成兩個氫氣以及一個氧氣。而根據目前已知的數據以及部分地方公布的數據來看,一升水通過完全電解之後,所獲得的氧氣能夠在600升以上。也就是說只需要一升水就足夠一個成年人一天所需要的氧氣的總消耗量。
這時候你肯定會說往空間運送氧氣都那麼難了,運送水不是同樣很難?當然這個難度也不小,但是要遠小於運送幾十公斤的空氣,難度要小得多。並且運送到空間站的水並不是純消耗品,因為水是可以在空間中實現一定程度的自循環。
為實現長期經濟運行,我國在建的中國空間站採用了環控生保系統儘可能實現空間站物資的循環使用,環控生保系統在水的循環再利用中也發揮着巨大的作用。依靠環控生保系統,可以在空間站通過冷凝乾燥組件收集航天員呼出的水汽,再通過凈化裝置轉為可供飲用的再生水,尿液也能收集處理為可飲用的純凈水。根據人體參數規律顯示,一名航天員在軌一天產生的尿液和沖洗水大約為2.0千克,一天活動中人體向艙內排濕約1.8千克,將航天員的尿液以及艙內的冷凝水進行收集,然後經過凈化處理,可以作為在空間站用水的重要來源之一。
除了水之外,電解水還需要另一個重要因素就是電能,其實在空間中最容易解決的反而是電能,電能除空間站本身自帶電能之外,更重要的是空間站所能夠吸收的太陽光以及其他功能所產生的電量,所以空間站本身的電能如果合理合規的運用,理論上來說會在一個可控的範圍之內。
當然在空間站當中有以上的電解水還是遠遠不夠的,畢竟如果有突髮狀況,必須要有能夠應急的氧氣來提供呼吸,所以對於空間站而言,存在一些加壓的氧氣罐以及固體燃料氧氣發生器還是非常有必要的。
這中間必然會觸及到化學反應方程式,我就不多講了,簡而言之通過劇烈的反應能夠生成大量的氧氣來供空間站當中的宇航員呼吸。
在人類的歷史發展征程當中,對外探索一直在驅動着人類社會的不斷進步,此處的對外探索,不但包括努力探索太空探索和海洋探索以及其他未知領域的探索。
而空間站的出現,能夠讓人類更多、更長時間在地球以外的區域進行持續不斷地探索,滿足人類好奇心的同時,也在盡最大可能推動着人類的進步。
向國際空間站、國內空間站、空間站上的航天員以及背後的科學家們致以崇高的敬意。