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我们都知道人类的呼吸是离不开氧气的 , 要是几分钟没有呼吸氧气之后 , 很快就会出现身体不适 , 甚至还有可能会死亡 。 但空间站一直都会在太空中飞行 , 周围几乎是没有空气 , 那么氧气又是从哪里来?而且国际空间站经过了十几年的消耗 , 为什么到现在都还没有消耗完?
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空间站中的氧气成分
在上世纪60年代 , 人类的载人航天工程才刚刚开始起步 , 那时候的出发点基本上是考虑如何降低载人航天工程的成本 , 可以节省的物品就尽量节省 , 不要带到天上去 。 所以当时给航天员考虑的供氧条件也是在纯氧低压的环境中进行的 , 这样就可以减少更多没有必要的物品上天 , 从而提高有效载荷 。 而且航天员就在纯氧的环境中呼吸 , 就连氧气罩也可以省了 , 更加有利于提高有效载荷 。
但事实上为了节约成本 , 人类还是付出了惨痛的代价 , 前苏联和美国都在这方面发生了悲剧 , 所以后来就做出了调整 。 在1961年 , 前苏联宇航员瓦连京·瓦西里耶维奇·邦达连科在地面进行耐低压模拟训练的时候 , 发生了意外 , 造成了重度烧伤 , 最后不治身亡 , 当时这位宇航员才23岁;在1967年 , 美国阿波罗1号的三位宇航员在地面纯氧舱进行测试的时候发生意外 , 也是因为火灾而导致宇航员身亡 。
后来人们调整了氧气与氮气的比例 , 从而模拟出的低压环境 , 仍然不是很安全 。 其实这个也不难理解 , 氧气就是一种助燃剂 , 当它的纯度比较高的时候 , 只要一丁点火花就有可能会引起燃烧物燃烧 , 而人类制造出来的飞船 , 不管是如何简洁 , 都需要一些电子线路等元器件 , 只要这些元器件发出了一些火花 , 在纯氧的环境中就很容易燃烧 , 也比较容易发生事故 。
所以人们不得不放弃低压纯氧舱的方案 , 而且为了安全起见 , 人们也在向大自然学习 。 最终将载人航天器中的气体成分调整为氧气含有22% , 氮气占有78% , 这是非常接近于空气中的氧氮比例 , 只不过在空气中还会拥有很多其他的气体 。 后来人类载人航天发展到了空间站的阶段 , 里面的气体成分也是维持这个比例 。
由于这个氧氮比例比较安全 , 又可以维持航天员的正常呼吸 , 同时也没有必要带氧气罩 , 是一种最佳的比例方案 , 这种方案也一直沿用至今 。
空间站中的氧气生成系统
空间站中的气体成分已经确定了 , 但航天员进行呼吸的时候 , 消耗的只有氧气 , 氮气只不过是走走过场 , 根本就不会被消耗掉 , 所以要想维持空间站内的气体成分稳定 , 最终还是需要提供氧气才行 。
而且提供氧气的方法也比较简单 , 就是我们在中学时候就学过的一条化学反应方程式 , 利用水在通电的条件下 , 可以生成氧气和氢气 , 这样就可以给空间站内补充氧气了 。 无论是国际空间站还是我们的中国空间站 , 里面都会有一套或者多套的制氧设备 , 从而组成了空间站中的氧气生成系统 。
对于这样的制氧方法 , 氧气来源于水资源 , 而水也是一种比较常见的资源 , 就算不用于制取氧气 , 航天员的正常生命活动也需要用水来维持 。 所以只要从地面带上足够的水 , 就可以维持航天员的需要 , 不仅用途比较多 , 而且还很廉价 。
另外 , 空间站中的电能可以通过太阳能电池板从太阳的光线中获取 , 所以电能的来源也不是问题 , 就可以很方便地为航天员提供氧气了 。 那么需要多少的水资源才可以为航天员提供足够的氧气呢?
其实一名航天员每天所需要的氧气量大约是550升 , 而利用电解水的方法制取氧气 , 一升水大约就可以制取620升的氧气 。 所以电解一升水所生成的氧气量 , 就已经超过了一名航天员一天所需要的氧气量 , 这个数据比正常人每天正常喝的水量还要少 。
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