3名航天员每天都要1650升氧气,执行180天任务所需氧气从哪里来?

太空生活

想象一下作为宇航员,在太空生活长达180天的生活会是什么样子?

或许是充满一场新奇的旅程,感受从未有过的太空体验。

又或者为了科学研究在太空实验室中忙碌一整天,到了休息阶段便可以好好欣赏一下来自外太空的景色。

不管怎样,宇航员在太空中生活需要克服许多困难,同时还要保证正常的生活持续进行。

而这正是此前天宫空间站的3名宇航员所要做的事情。

天宫空间站逐步完成建设后,宇航员也能够在上面进行长期的生活,并且需要完成多项研究任务。

或许在空间站里会显得有些局促,相比在地球上的丰富资源,宇航员必须时刻计划好身边的资源。

对他们来讲完成日常的生活同样也是工作的一部分,包括吃饭、锻炼、放松等等。

任务清单有当天的具体事宜

宇航员必须在空间站中进行学习,并且要在有限的时间内进行各种科学实验。

大多数时候这些实验是由其他科学家设计的,而宇航员要做的便是在空间站中了解他们正在做的科学,并遵循正确的步骤进行实验,然后记录下相关结果。

为此宇航员需要学习大量的知识,同时必须懂得如何操作空间站的设施,比如机械臂什么的。

天宫空间站上的机械臂

为何说空间站上的时间有限呢?

这个道理其实很简单,早在上世纪,科学家就已经通过各种实验和宇航员实践经历了解到长期在太空的生活对人体的影响。

不管是生理还是心理方面,太空生活都会影响人体的各方面机能。

所以宇航员必须在有限的时间和空间中完成这些事情,为此宇航员必须保证一个充沛的精力和强壮的身体才能满足任务要求。

正在进行课程互动的王亚平

对于他们来讲,日常运动必不可少。要想在太空中保持强壮的肌肉,较好的办法便是在跑步机上跑步。

低重力环境下的宇航员会挂着弹力绳固定好自己的身子,这样就不会跑着跑着飘到一边去了。

维持日常的生活同样重要,比如没事给家里人打个电话。

天宫空间站的网络设施还是很不错的,上面的WIFI和网络通信都很一流水准,只要宇航员们想就可以随时视频交流。

正在与地面通信的宇航员

忘了说,最重要的一件事就是保持清洁和呼吸。

无论宇航员做哪件事,这两样事情几乎都会贯穿他们的整个生活。

洗澡的频率当然不会像在地球那样,但是这也是必要的操作,毕竟谁会愿意整天臭烘烘的工作呢。

准备出舱行走的宇航员

空间站的氧气供应

说到呼吸,作为人体内部循环的重要组成部分,在太空中呼吸并不困难。

现代科技完全可以通过氧气设备进行氧气供应,随时随地都可以呼吸空气。

不过宇航员每次升空进入空间站的资源是有限的,包括氧气也不例外。除了日常的氧气初始供应,大部分氧气装置都是应急用的。

说到这里,有人可能会疑惑。如果宇航员不依赖物资供应提供的氧气,那他们的呼吸问题如何解决呢?

要知道一个人每天需要大概1700升氧气才能满足正常需求,精准一点就是1650升左右的氧气。

更别说空间站中还有3名宇航员,要在上面生存180天,这部分的氧气应该怎么解决?

其实要解决这个问题在今天并不困难,只需要在空间站中安置氧气生产装置和回收处理系统就能解决。

就像潜水艇内的水手一样,宇航员并不需要随时准备好换气。

空间站中有多种方式可以保证足够的氧气供应,例如电解水。

俄罗斯舱的电解水装置

天宫空间站的太阳能电池板能够为这份装置提供电力,在先进的电气系统下,空间站利用水进行电解就能够获得大量的氧气。

回收系统会无时不刻地收集空间站中的水分,不管是汗液还是尿液,都会被收集。

部分水会用于电解来产生氧气和氢气,其余的部分会进入整个空间站进行循环。

或许有人会说为什么不用植物来制造氧气,仔细想想就会明白,太空中植物通过光合作用产生的氧气太少了,并且它们的效率也不高。

植物更多会被用来研究

当然,电解水还是一件比较危险的事情。

不过科学家和工程师们早就考虑到这里面的风险,相关的保护装置会让氧气供应处于一个正常水平的同时,还能避免因电气系统带来的威胁。

另外还有之前提到的备用氧气,即使真的出现意外,宇航员们也可以利用这部分氧气来维持生存。

另外,仅仅是维持氧气供应还不够。

要知道这部分氧气是通过回收来完成,并且在长期的使用过程中,难免会出现细菌,即便是在太空也要注意空气质量问题。

国际空间站中的紧急备用氧

天宫空间站的空气供应系统在满足基本供应的同时,也会有相应的空气净化装置,例如银离子消毒、二氧化碳剔除装置什么的。

除此之外,湿度维持和通风环境也是必要的,保证干燥凉爽的环境才能为宇航员带来更好的工作体验。

从整体设计思路来看,这部分与国际空间站是相同的,毕竟以后很长一段时间内,咱们这儿就是唯一的空间站了。

至少在未来10年内,只会有天宫

生命维持系统

事实上,不管是天宫空间站还是国际空间站,相应的氧气供应和循环系统都是生命支持系统的一部分。

早在上世纪60年代,美国和苏联就在不断探索人类在深空居住的能力。

深空领域生活一直以来都是航天领域重点研究的对象。

远离地球之后,大气层保护、水、空气、食物都成了工程师需要考虑的问题。

相关监测活动包括舱内的大气压力、氧气水平、废物管理和水、火灾探测等。

环境控制与生命支持系统的相互作用

人类经过40多年的发展,生命支持系统技术取得了较大进步,但总体来讲仍然依赖地球的资源。

因此,宇航员还不能长期生活在空间站中,最多也就1年的时间。

从人体生理和代谢需求来讲,满足正常太空任务执行总共需要5公斤的食物、水和氧气。

科学家通过对以往的数据整合得知,人体消耗的氧气大约为0.84公斤、食物0.62公斤、水3.87公斤。

在人体系统的运作下,这部分消耗将会转化为1公斤的二氧化碳,0.11公斤的固体废物,以及3.87公斤的液体废物。

当然,这并不是绝对标准,具体因人而异。

有了这部分关键数据后,科学家和工程师们便可以根据实际情况打造出一套相对完善的系统支持宇航员的工作。

前面我们说到氧气循环的产生需要水的支持,因此水循环在太空生活中的比重更高。

空间站中的水回收系统不仅会回收汗液、尿液,包括沐浴产生的废水、大气中的水蒸气以及其他废水都会进行收集。

紧急情况下,生命支持系统会使用备用水源进行氧气供应。

根据中国载人航天局的报道,天宫空间站的机组人员已经完成了问天实验室舱内的环境控制和再生生命支持系统的组装和测试。

该系统中安装的二氧化碳水回收子系统会进一步提升宇航员的生活体验,子系统中除了二氧化碳剔除外,还有污染物去除、氧气生成、尿液处理,以及水和废物管理功能。

这套系统共同完成了我国空间站生命支持系统以及子部件间的闭环,它们会回收空间站内90%的水资源。

从这方面来讲,宇航员只需要对剩余的10%水源进行补充就能很好地生活在太空中。

更好的生活保障才能完成更多研究

根据相关系统的测试情况来看,天宫空间站回收系统中的化学反应能将宇航员呼出的二氧化碳转化为水,每天能够稳定带来1公斤的水。

为了给宇航员们带来良好的生活环境,这些装置还做了静音处理。

可以看出,在今天的太空任务中,宇航员的生活问题已经得到了很大改善。

接下来要做的便是进一步构建太空基地,等待时间给太空带来改变。

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