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真空情况的太空,天天斲丧1650升氧气,三名宇航员的氧气从何而来

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王胜权Lv.6 显示全部楼层 发表于 2023-3-31 11:20:47 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
梦天实验舱11月1号与空间站完成交会对接,神舟14的三位宇航员,也在两天后顺遂进入梦天实验舱睁开工作,正式向全天下宣告,中国天宫空间站已经完全建成
梦天实验舱对接乐成
在为故国的巨大成绩而兴高采烈的同时,不光也产生了一个问题,太空中是真空情况,根本没有氧气的存在,那三名宇航员实利用命期间,所呼吸的氧气到底从何而来呢
经验辅导

最轻易想到的答案,当然是从地球上运送氧气,就像潜水员背的氧气瓶那样,把氧气以雷同的情势送到太空中。
潜水
但是直接送氧气瓶显然不现实,毕竟你不能要求宇航员一天24小时都背着个氧气罐,还要隔几个小时,就停动手头的工作去换一个。
由于发射一次货运飞船代价着实太高,而且对于货品的重量也有着严酷的要求,三天两头往上送氧气这种事儿,就算是以美国的神壕水平,怕是也负担不起。
货运飞船发射
于是,科学家们想出了一个办法,把纯氧压缩之后,再通过货运飞船运送上去。
固然人类无法直接呼吸纯氧,但是和其它气体混淆之后,运送上去的纯氧,也足够宇航员用很长时间
美国运载火箭
看上去好像是美满解决了问题,不光让宇航员们有氧气可用,还在最大水平上低落了本钱,但是氧气的不稳固性,却是一个不定时炸弹
当这枚炸弹爆炸后,所带来的后果,让大家直接放弃了这个方案。

阿波罗1号载作为老美的探月筹划先行者,在1967年1月27日的一次例行测试中,指定舱内突然发出火灾,并在短时间内敏捷爆发,根本没办法控制。
固然地面职员只用了五分钟时间,就控制了火势,并打开舱门,但惋惜的是,舱内的三位宇航员却早已丧命
阿波罗1号着火
根据火灾的观察结果,这场变乱的因由,只是电线某处产生的火花,但是由于舱内是纯氧情况,火灾敏捷蔓延到无法控制的地步,最终导致三名宇航员丧生。
前苏联也曾有过雷同的事件,1961年3月,一名太空人模拟舱中训练时,同样发生了火灾,而且由于舱内的纯氧情况,导致这名太空人最终死亡
“阿波罗1号”三名宇航员
电解水技能

这两次血淋淋的变乱,给全部科研工作者敲响了警钟,固然纯氧情况的设计能够节流重量,淘汰开支,但是却有极强的不稳固性,非常轻易造成更大的丧失。
既然从地球上直接运送氧气的方法并不可取,那就只能选择在空间站中制造氧气,找到一种安全节能的方法,就成了摆在科学家们面前的困难。

中学化学另有点印象的朋友,应该还记得水电解后,可以产生氧气和氢气的知识点,这也成了科学家们起首想到的法子。
电解水的方法放在地球上,显然是非常不划算的,毕竟地球上并不缺少氧气,而且这个过程非常斲丧电能,完全就是脱了裤子放屁,多此一举
电解水
但空间站中的情况和地球截然相反,空间站自己是极其必要氧气的。
再加上和太阳的间隔相对比力近,也没有大气层这个中心商赚差价太阳能发电的服从要远高于地球,用电本钱大幅度低落。
电解水自然也就成了最好的选择。
太阳能发电版
但是另一个问题随之而来,电解水所产生的氧气和氢气的比例是1:2
但是氢气对人体根本没有作用不说,照旧和性情火爆的易燃易炸品,留在空间站中不太符合,那么电解出来的氢气要怎么处置惩罚

直接排放到空间站之外,当然是一种选择,但是利用服从显然不高,空间站中的任何资源都是非常名贵的,我们当然要尽可能地提高全部资源的利用率,各种气体同样也不破例。
人体呼吸会产生二氧化碳,氢气和二氧化碳颠末一系列反应后,可以得到甲烷和水
这时间就可以把甲烷直接排挤空间站,水就可以继续循环利用,绝不浪费一点资源。
天生甲烷的反应式
如许一整套流程下来,空间站中的氧气完全可以做到自给自足,只要能够提供充足的水源,就完全不必要担心氧气不够用的问题。
水的来源

但是新的问题也就随之而来,宇航员们呼吸的氧气必要用水,日常饮用和洗漱必要用水,一些科学实验同样必要用水,空间站里的水够用吗?
宇航员喝水
电解水的斲丧其实并不大,一升水就可以得到600多升氧气,一名宇航员天天的用氧量在550升左右。也就是说,只必要两升多的水,就可以满足三名宇航员一天的斲丧
日常饮用的话,一名宇航员天天大概要两公斤的水,三个人加起来也就是12斤左右,如果只算日常饮用水,半年下来差不多要一吨多一点。
饮用水
如果再算上电解水、科学实验、洗漱等各方面的需求,怎么也得三吨水,才能满足空间站正常运转的需求。
固然运送水的本钱相对氧气来说比力低,但是单纯从地面运送显然也不现实,毕竟500克的水运送本钱,就能达到9100美元到27000美元不等
长征五号运载火箭
这个代价着实是有点遭受不起,以是再生水,就成了解决太空用水的最好办法。
详细再生的原理,不是我等凡人能搞清楚的,但是遵循的根本原则,照旧能够简朴了解一下,那就是绝不浪费一滴水
空间站水循环
宇航员们呼吸所产生的水蒸气,皮肤上蒸发的汗液,甚至是人体代谢所产生的水分(包括尿液),都会被收集起来,颠末严酷的净化处置惩罚体系,重新转化成可以饮用的水
固然乍一听到的时间,心里或多或少都会有点别扭。
但事实上,颠末层层净化过滤之后,再生水是完全可以达到饮用水尺度的,甚至是远远优于饮用水尺度,只要能降服生理障碍,就没有任何问题。

当然,这些水也并不是能够无穷循环利用的,中国空间站对水的利用率在80%左右,也就是说每一吨水中,有800公斤可以被转化成再生水,剩下的就在循环的过程中被斲丧掉。
而且再生水也不是真的就能做到十拿九稳,宇航员们天天都会对再生水进行检测
净化再生水
只有各项检测结果都完全达标的水,才会作为饮用水使用,不达标的也不浪费,可以用来电解生氧。
为了宇航员们能在太空中生存,科学家们可谓是费尽心思,宇航员们降服重重困难,在万籁俱寂的太空中,为了我们的将来而奋斗,向全部的航天工作者致敬
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