冰冷的太空当中，除了恶劣的环境条件外，宇航员还面临着氧气补给难题。

空间站中的宇航员

据我国宇航局的数据统计显示，3名宇航员每日所需要的氧气值大约为1650升，而我国在空间站的组建过程当中，宇航员往往要在太空执行180天的任务。

天宫空间站结构

这些氧气究竟从何而来？

定时补给

很多人认为，空间站每隔一段时间都有物资补给，地面人员只需要对空间站所在位置，发射一枚运载火箭，就可以输送宇航员所需的各种物资。

因此，在补给的过程当中，地面也会在运载火箭当中装上氧气瓶，以此来保证宇航员对氧气的需求。

不可否认的是，地面确实会定时定量地对空间站进行补给。

但是，地面对空间站的补给工作间隔时间是很长的，通常是在3个月到半年的时间。

有的补给间隔，几乎是超过了宇航员执行任务的时长，如果单纯用补给的方式，根本无法满足宇航员需求。

中国女宇航员王亚平

为什么不频繁地进行补给工作呢？简单来说，就是成本高、收益低，对航天领域的负担太大。

要知道建造一个运载火箭的成本大约在1亿到2亿美元之间，算上各种费用，所需要的价格是不菲的。

关键是，运载火箭都是“消耗品”，用了一次之后，几乎不可能有效回收利用。

每次运输物资，都必须建造出新的火箭，长此以往，势必会拖垮一个国家的财政，就是老美也不敢用火箭专门给太空的宇航员运输氧气。

各类运载火箭

更何况，每个运载火箭的容纳空间都非常有限，能够运载的重量也并不大。

氧气本身的重量并不高，但是氧气瓶重，一个工业用的氧气瓶大约是70公斤，每10升氧气够用11个小时左右。

由此可见，想要一次性运输3个月到半年的氧气量，其运输的重量是多么惊人的一个数值。

而航天工程又是一个非常精细的领域，就连一个螺丝也出不得差错，一旦运载火箭的运载量过大，很容易发生航天事故，物资没送上去不说，一个好几亿人民币的火箭还白白浪费掉了。

我国运载火箭领域发展迅速

位于太空的宇航员也无法得到稳定的氧气补给，不论是对于地面还是宇航员，利用运载火箭输送都不是一个很好的选择。

那么，宇航员的氧气又是从而来的呢？

固体燃料氧气发生器

固体燃料氧气发生器，顾名思义，就是利用含有氧气的固体，通过一定的技术手段，使其发生化学反应，产生人们所需的氧气。

不过，该装置在很多时候并不能直接产生人们所需的氧气，因为无法控制反应的变量，获取的氧气浓度也有所差异，有的情况下生成的是纯氧，所以需要进行稀释等相关处理。

固体燃料氧气发生器剖面图

而且，固体燃料氧气发生器对技术的要求很高，如果化学反应不充分或者是装置的密封性不足，很有可能产生一氧化碳等有害气体，危害人体健康。

固体燃料氧气发生器最常用的就是氯酸钠粉末，通过高温加热的方式产生氧气。

氯酸钠粉末最大的优点就是重量轻，易于携带，产生氧气的效率高，是宇航员氧气的重要来源之一。

通常来讲，1克氯酸钠粉末完全反应产生的氧气重量约为0.16克（根据反应程度不同，释放氧气略有差异），一升氧气的重量大约为0.0014千克。

10克氯酸钠粉末就能产生大约1升的氧气，3名宇航员1天所需的氧气值为180升。

氯酸钠粉末

因此，在过程当中1.8千克的氯酸钠粉末就能满足3名宇航员对氧气的需求，再算上稀释后的氧气值，对原材料的运用可能会更低。

氯酸钠粉末也便于携带，宇航员在上天的时候，就可以顺带一些，以便节省运输成本。

该技术最早在上世纪就被利用起来，大约在50年代，人们就将其运用到潜水艇当中，并取得了良好的效果。

未来，氯酸钠粉末制备氧气的方式，也是航天飞船重要的氧气来源。

水体氧气发生器

水是由氢元素和氧元素组成的，也就是说，我们能够从中分解出氧气，供给航天员所需。

而水体氧气发生器正是这样一种，通过分解水分子，来获取氧气的设备。

它的技术原理很简单，就是利用电解方式，将氧气剥离，再把氢气运送到二氧化碳还原系统当中。

电解水原理图

通常来讲，1升水完全电解之后，能够产生大约622升的氧气，而3名宇航员每天则需要将近3升水。

这个时候，有的小伙伴可能会有这样一个疑问，1名宇航员每天的饮水量大约为2升，再算上电解氧气所需要的水，长时间下来，肯定会是一个不小的数字，这个时候该怎么办呢？

这就要说到我们的二氧化碳还原系统，它主要是通过收集到的氢气与二氧化碳还原出水，将这些水进行重复利用。

水是生命之源

氢气的来源不必多说，二氧化碳很大一部分来自空间站收集到的宇航员呼出气体。

可以说，这种循环往复的收集系统，使得整个空间站变为了小型的地球大气层。

在值得一提的是，在过程当中，氢元素、氧元素、二氧化碳肯定会有所损失的，这并不是一个“一劳永逸”的方法。

但这确是一个长久供养、生态环保、安全稳定的航天设备。

此外，水体氧气发生器还可以将宇航员的尿液分解出的水进行二次利用，可以说将空间站的资源运用了到了极致。

空间站中的水循环系统

再加上它准入门槛低，技术要求并不是那么高，因此，水体氧气发生器成为目前航天领域主流的供氧设备，被许多国家广泛使用。

国际空间站的各舱段就是利用这种设备，满足了几十年以来，宇航员对氧气的需求，验证了设备的可行性和实用性。

国际空间站国际空间站

高压氧气瓶

最后就是高压氧气瓶，它是航天领域最次、最不实用的供氧设备，却是几乎每一个航天飞行器以及空间站不可缺失的存在。

因为，高压氧气瓶属于宇航员的“备用品”，在紧急情况下可以使用，并且某些特定情况，高压氧气瓶是必要的。

比如，在宇航员外出进行作业的时候，就需要背上一罐特殊处理过的高压氧气瓶。

氧气瓶结构

不过总的来说，高压氧气瓶的使用次数很少，但不能没有。

就像是我们生活中的消火栓，它的存在并不起眼，平时没有用的地方，但是不能缺失。

再加上水和氯酸钠粉末制备的氧气，宇航员在太空当中对氧气的需求完全不用担心。

未来，科学家还计划在空间站当中建造一个小型的生态圈，产生更加安全稳定的氧气。

空间站中种菜

不同于美国的“生物圈2号”，该计划是在完全尊重自然界的基础上，对自然界最大限定的模仿，相信不久就能够出现在我们的视野当中。