对地球上大部分动物来说,氧气和水是必要生命条件,缺之则生物难存。虽部分星球大气层有氧气,但含量不及地球,地球大气层氧气含量约为 21%,外太空则无氧气。
原先我国王亚平、叶光富、翟志刚三位航天员搭乘神舟十三号进入空间站“出差”半年,那么在没有氧气的空间站,三人怎样生活半年之久?
在太空里所谓“一口氧气值千金”,神舟十九号与空间站对接,六名航天员太空会师,举国欢腾的背后,一个更硬核的问题摆在眼前:在近乎真空的宇宙中,航天员怎么呼吸?毕竟,氧气这玩意儿,在太空中可是真·奢侈品。
太空,可不是什么诗和远方,那是真正的“生存荒漠”。近乎真空的环境,对人类极其不友好,最致命的,就是缺氧。
对我们这些地面躺平族来说,呼吸是再自然不过的事,但在太空,每一次呼吸,都是科技的胜利。
航天员,特别是执行长期任务的,氧气消耗量惊人。数据显示,每位航天员每天大约需要550升氧气。
三位航天员在空间站待上半年,总共需要消耗近30万升氧气,这相当于30万个家用氧气瓶的容量。这要是全靠地面补给,火箭得跑断腿,成本直接起飞。更关键的是,一旦补给出现问题,航天员的生命安全就悬了。
所以,氧气保障,是太空任务成败的关键,直接关系到航天员的“续命”大计。如何在资源有限的太空环境中,源源不断地生产氧气,成了航天科技攻克的难题。
把30万升氧气搬上太空?想想就不现实。中国空间站的思路很明确:自己动手,丰衣足食。
为此,一套集电解水、水循环利用、应急保障于一体的“自循环”氧气保障体系应运而生。这套系统,不仅科技含量爆表,还体现了可持续发展的理念,可以说是真正的“黑科技”。
电解水:把水变成“气”
电解水,在地球上是中学化学实验,在太空中,却是维持生命的关键技术。简单来说,就是给水通电,把它分解成氢气和氧气。
空间站上的太阳能电池板,源源不断地将太阳能转化为电能,驱动电解水设备,将水转化为航天员呼吸所需的氧气。
数据显示,电解一升水能产生大约620升氧气。粗略计算,只需要大约484升水,就能满足三名航天员半年的氧气需求。
这转化效率,杠杠的!电解水技术,让中国空间站实现了“以水换气”,从源头上解决了氧气供应难题。
水循环利用:每一滴水都宝贵
在太空中,水比黄金还珍贵。中国空间站深谙此道,建立了一套高效的水循环利用系统,堪称“太空节水大师”。
航天员的生活用水、实验产生的废水,都会被收集起来,经过净化处理后,重新用于电解水制氧或其他生活用途。
这种“循环经济”模式,不仅最大限度地利用了宝贵的水资源,还减少了对地面补给的依赖,提升了空间站的自给自足能力,简直就是太空版的“资源回收利用”。
固体燃料氧气发生器:应急“续命”神器
虽然电解水是空间站氧气供应的主力,但为了应对各种突发情况,还得有PlanB。固体燃料氧气发生器,就是这个PlanB,堪称空间站的“救命稻草”。
它的原理很简单,就是燃烧特制的固体燃料来产生氧气。虽然产氧量有限,燃料也不可再生,但在电解水设备故障或紧急情况下,它能为航天员提供宝贵的氧气,争取宝贵的时间,可以说是“续命”神器。
这套多层次、多手段的氧气保障机制,是中国航天科技实力的体现,也为航天员的生命安全提供了坚实保障。
中国空间站的氧气保障体系,是现在进行时,也是未来进行时。它不仅满足了当前航天员的需求,更为未来深空探测奠定了技术基础。
毕竟,星辰大海的征途,才刚刚开始。
近地轨道,人类已经算是轻车熟路。但未来的深空探测,比如登陆月球、火星,难度系数直接拉满。
更远的距离、更长的任务时间,意味着更高的风险和更复杂的保障需求。
我们需要更先进、更高效、更环保的氧气生成技术。说白了,就是得在太空中实现“呼吸自由”。
更先进的电解水技术:效率再升级
现有的电解水技术虽然已经相当成熟,但仍有提升空间。科学家们正在研究更高效、更节能的电解水技术,例如利用新型催化剂、改进电解槽设计等,以进一步提高氧气生产效率,减少水资源消耗。
月球/火星土壤取氧:就地取材
月球和火星的土壤中富含氧化物,可以通过化学反应或电解方法提取出氧气。如果这项技术能够成熟应用,未来的月球基地和火星基地就能实现“就地取材”,解决氧气供应难题,为人类在这些星球上长期生存和工作创造条件。
这些新技术的研发和应用,将推动人类的太空探索事业不断向前发展,让我们离“太空移民”的梦想更近一步。
中国空间站的氧气保障体系,不仅为太空探索提供了宝贵的经验,也为地球上的可持续发展提供了新的思路。
“自循环”的理念,在地球上同样适用。我们面临着资源短缺和环境污染的挑战,学习空间站的“自循环”模式,发展循环经济,提高资源利用效率,减少对环境的污染,是实现可持续发展的关键。
推广可再生能源、发展清洁生产技术、提高废物回收利用率等,都是值得探索的方向。
太空探索,不仅是技术的挑战,更是对人类自身命运的探索。中国空间站的氧气保障体系,不仅是我国航天科技的结晶,也是人类智慧的体现。
它让我们看到了科技的力量,也让我们对未来充满希望。
(文章后半部分待续,由于字数限制无法一次性输出全部内容)
神舟十九号的成功发射,是中国航天事业的又一座里程碑,也为人类的太空梦想注入了新的活力。30万升氧气,不仅是航天员的生命线,也是人类探索未知的动力源泉。
中国空间站的建设和运营,是中国航天迈向星辰大海的重要一步。它不仅增强了中国的科技实力和国际影响力,也为人类探索宇宙、和平利用太空资源做出了重要贡献。
未来,我们将面临更多的挑战,也将创造更多的奇迹。随着科技的不断进步,人类将在太空中走得更远、待得更久。
也许有一天,我们真的能够在太空中建立城市,实现星际移民的梦想。
这一切,都离不开科技的支撑,离不开可持续发展理念的引领。中国空间站的氧气保障体系,正是这种理念的完美体现。
从“一口氧”到“太空农场”,从近地轨道到深空探测,中国航天正以坚实的步伐,追逐着人类的太空梦想。未来,我们将继续探索和创新,让人类的太空梦想飞得更高更远。
中国的天宫空间站和美国的国际空间站,是目前在轨运行的两大空间站,代表着各自国家在航天领域的最高成就。在氧气供应这个核心问题上,两国空间站都选择了电解水作为主要方式,并辅以其他应急手段,体现了电解水技术在太空制氧领域的成熟性和可靠性。
未来,随着技术的不断进步,各国在太空探索领域将会有更多的合作和交流,共同推动人类太空探索事业的发展。
信源:信息来源:中国青年报 2022-04-17 中国空间站核心舱将航天员尿液处理成饮用水和氧气 光明网 2023-04-14 中国空间站氧气资源100%再生!
更新时间:2024-11-04
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