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标题: 3名航天员每天约需1650升氧气，实行180天任务所需氧气从何而来？ [打印本页]

作者: 亘古不变 时间: 2023-3-28 02:21
标题: 3名航天员每天约需1650升氧气，实行180天任务所需氧气从何而来？
《中国日报》在2022年10月公布了神舟十四号航天员乘务组拍摄的最新作品，展示了他们在上空俯瞰中国时的情形。如今三位航天员已经在空间站中停留了四个多月，距离任务完成顺遂回归已然不远。

宇航员在空间站中拍摄的黄河入海口照片
而宇航员在轨的这些日子，人们对于他们的生存感到非常的好奇，比如宇航员如安在太空沐浴洗头、如何上茅厕等等。当然其中最关键的，还是他们的呼吸问题。
据悉，3名航天员每天呼吸约须要1650升氧气，那么实行180天的任务就须要297000升氧气。这显然不是个小数字。
这么多的氧气难道都是从地面运上去的吗？

神舟十四号的三名宇航员
本日我们就来看看，空间站中的氧气究竟从何而来。
空间站的氧气从何而来？

生存在地面的人们很难察觉到氧气的存在，因为它险些无处不在。
可是密闭的太空舱当中没有植物，无法进行光合作用，将人呼出的二氧化碳汲取利用，形成稳定的氧气供给环境，因此为了宇航员的生命安全着想，科学家们为制氧操碎了心。

植物的光合作用可以制造氧气
我们先来相识一下为什么说3名航天员每天须要的氧气约莫是1650升，这到底是怎么估算出来的。
摄氧量就是人身段构造摄取氧气的含量，据悉，在正常条件下，一个休息的成年人每分钟呼吸的氛围量约莫为7、8升，一天24小时算来就统共约须要1.1万升氛围。
而根据人类吸入和呼出气体中氧气的占比来看，吸入的氛围氧含量约为21%，呼出的气体氧含量约为16％。因此成年人每次呼吸会斲丧的纯氧量，约为氛围的5%左右。

人的呼吸作用会斲丧大量的氧气
这样算来，一名宇航员要在空间站正常生存至少须要约550升的纯氧。而三名宇航员，每天就须要至少约1650升的氧气。
由于神舟十三号、神舟十四号的航天员，在轨工作时间都长达180天，所以就导致氧气斲丧量累加起来还黑白常多的。这样的话，传统航天飞机的供氧装置，就不太实用了。
一般来说空间站的氧气主要有三个来源，分别是氧气发生器、高压氧气瓶以及固体燃料氧气发生器。

宇航员在轨工作的时间越来越长
首先氧气发生器指的就是制氧机器，这种机器会通过电解水的方式，将水中的氢元素和氧元素成功分离，然后再生产出氧气。
从国际空间站和我国空间站的反馈来看，电解氧是现在公认的最具公道性的空间站氧气补给技术，而俄罗斯早在1986年宁静号空间站制作的初期就已经进行了相关的验证。
电解氧装置主要包括了电解芯体、氢水/氧水静态水气分离器、蓄能水箱、循环泵、氢氧压力平衡阀等组件，各国制造的都有所差异。

美国空间站当中的电解氧装置结构
比如国际空间站上美国电解制氧装置，就接纳的是固体聚合物电解质水电解和动态水汽分离的技术方案。
至于我国的电解制氧装置研究时间，则要轻微落伍于美国和俄罗斯，真正开始于上世纪九十年代。
在科学家的积极之下，该装置于2006年完成了3人乘组一连供氧62天的验证试验。而且在6年之后，顺遂完成在轨飞行验证。

电解氧装置的基本原理
此外，电解氧的制氧性能也非常的强大，一升水就可以电解出622升氧气左右，可以大概满足一名宇航员的基本氧气需求。
当然，假如180天任务所需的水端赖空运也黑白常贫苦的，所以空间站上还有接纳循环系统。
比如航天员呼出的水蒸气可以大概通过冷凝装置进行接纳，而他们的尿液则可以利用环控生保系统来接纳。在这种充分接纳利用的环境下，空间站里的水源可以及时得到补充，在其中形成精良的循环。

空间站当中有接纳利用“废水”的装备
其次就是高压氧气瓶了。这些基本都是要通过快递不停送上空间站的，由于其安全性不敷强，而且都太重了，所以空间站内只会少量进行存储，以备不时之需。
毕竟，不能让航天员在空间站中还要背着氧气瓶四处走，这未免也太糟心了。

空间站中的备用高压氧气瓶
最后就是固体燃料氧气发生器了，这种装置是通过化学反应来制造氧气的。国际空间站当中的固体燃料氧气发生器，最初被装在了星辰号的服务舱当中。
据悉，这个燃料罐当中装有粉状氯酸钠和铁粉。当铁粉遭遇600摄氏度的高温时，就会开始“燃烧”，提供热能。紧接着，其中的氯酸钠就能分解成氯化钠和氧气。

根据资料来看每千克氯酸钠和铁粉混淆物通过发生器能供提供6.5人/小时的氧气，俄罗斯也曾利用这一方法制造氧气。

国际空间站中还装有固体燃料氧气发生器
由此可见，空间站的氧气来源是很充足的，不须要我们担心。而且为了实现长期载人飞行，科学家早已开始研发再生生保的关键技术。
中国空间站再生生保关键技术研究

上世纪八十年代开始，在国家863计划的支持下，我国就开始睁开再生生保概念的研究，为此建立了整套系统，其中包括了多项关键技术和装置。
简单来说，就是让空间站内形成一个小型“循环生态圈”，实现肯定的自给自足。

空间站再生生保关键系统的构成
除了咱们上文当中提到的电解制氧技术以外，还有再生式二氧化碳去除技术、微量有害气体去除技术、空间站水处理技术等等。
以二氧化碳去除技术为例，它的存在极为关键。因为航天员在舱内不但须要充足的氧气，还要确保其环境内的二氧化碳浓度维持正常。
毕竟假如二氧化碳浓度在密闭的舱室当中不停增加，人就会出现诸多不适症状。

空间站内二氧化碳浓度过高也不可
我国的再生式二氧化碳去除技术接纳的是分子筛吸附技术方案，主要通过吸附息争吸两条回路，来实现二氧化碳的不间断去除，将舱内二氧化碳浓度维持在标准水平之下。
此外科学家还开发出了空间站尿液的专门处理技术，主要接纳了蒸气压缩的蒸馏技术。
相信随着我国宇航员的在轨时间不停延伸，相关技术还会得到进一步改进和验证。

科学家发明的尿液处理装置
值得一提的是，空间站只能算是咱们探索宇宙的根本，如今之所以要这样完善空间站再生生保技术，主要就是为了未来登陆月球大概火星做准备。
毕竟当人类在那边建立起基地之后，驻扎的时间将会更长，在这种环境下，如何更高效地将人呼出的二氧化碳进行利用就显得尤为紧张了。

为未来的火星基地做准备
地外二氧化碳转化利用技术

既然人类的终极目标是移民外星，那么呼出的二氧化碳就必须得到充分的利用，以满足人们的需求。而这里所说的转化主要对象仍旧是氧气。
由于各类技术涉及的化学反应不一样，所以在原料需求、转化服从等方面都存在肯定的差异，比如热催化二氧化碳还原技术只能帮人们得到水，无法直接得到氧气。在这种环境下，还须要独立的电解水装置辅助。

差别二氧化碳还原技术的验证效果
此外，二氧化碳转化技术不但能制造出氧气，还能资助人们得到甲酸、乙烯和甲烷有机分子等，这些物质作为燃料大概生物转化原料都是相称不错的！

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