3名航天员飞行6个月要消耗近30万升氧气？空间站的氧气从何而来？
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地球有一个浓密的大气层 ， 大气的主要成分有氮气、氧气 ， 以及少量的二氧化碳等气体气体 ， 其中氮气占比达到78.1% ， 氧气占比大约为20.9% ， 也就是说 ， 地球大气中氧气大约占了2.1成 。 随着海拔不断上升 ， 空气密度越来越低 ， 大气中含氧量也会逐渐下降 ， 当进入到外太空时 ， 空气密度极低 ， 可以视为接近真空状态 ， 所以航天员在进入外太空时 ， 需要乘坐飞船 ， 以及穿着航天服 。
在自然状态下 ， 植物可以通过光合作用的方式将二氧化碳转化为氧气 ， 所以原则上在地球只要有植物 ， 有太阳光照射 ， 就会有源源不断的氧气生成 。 除此之外 ， 我们也可以人工制备氧气 ， 如之前美国的毅力号火星车在火星表面就成功制造出了首份氧气 ， 是直接将火星大气中的二氧化碳转化为氧气 ， 这个过程有点类似绿色植物的光合作用 。 不过 ， 毅力号火星车在火星制备的第一份氧气只有5.4克 ， 只能满足航天员健康呼吸10分钟 。 这一项技术已经证明在火星将大气中二氧化碳转化为氧气是可行的 ， 对于未来人类载人登陆火星来说 ， 是一个好消息 ， 因为未来宇航员的火星之旅时间会比较长 ， 不可能从地球运输这么多氧气前往火星 ， 在技术、成本等方面都不具有可行性 。
除了将二氧化碳转化为氧气外 ， 科学家还发现月壤也是可以制备氧气的 ， 在日前举行的工程科技论坛：深空探索科学技术与应用大会上 ， 科学家介绍了我国月壤制氧技术的最新进展 ， 未来在月球上面可以采用熔融电解法将月壤或者岩石加热到1600℃-2500℃熔融后进行通电电解 ， 氧气就会从熔体中以气泡形式释放出来 。 这一个方法制氧的效率非常高 ， 100千克月球样品就能够制备20-30千克氧气 。
空间站的氧气从哪里来？
在地球表面植物可以源源不断制造氧气 ， 在火星大气中二氧化碳含量比较高 ， 也可以制造大量氧气 ， 在月球表面到处都是月壤、月岩 ， 理论上也是可以源源不断制造氧气 。 在制氧技术成熟的情况下 ， 我们未来在火星、月球应该是可以实现“氧气自由”的 。 而在太空中飞行的空间站的情况就不同了 ， 一是没有绿色植物能够进行光合作用 ， 而是没有月壤能够制造氧气 ， 空间站的氧气到底是从哪里来的？
目前在外太空飞行的空间站有我们国家的空间站和国际空间站 ， 在前段时间神舟十三号飞船成功与空间站完成对接 ， 我国3名航天员顺利进入了空间站内 ， 至今他们已经在空间站内生活、工作了一段时间 。 按照计划 ， 这3名航天员将在外太空飞行6个月后返回地球 。 3名航天员每天需要消耗1650升氧气 ， 飞行6个月也就是需要近30万升氧气 。 这么多氧气 ， 到底是从哪里来的？
如果是短期的飞行任务 ， 如飞行三五天就返回地球 ， 那飞船可以直接携带氧气瓶解决航天员呼吸的需要 。 但是航天员在空间站内生活几个月 ， 所需氧气就非常多 ， 飞船显然是搭载不了这么多氧气的 。 一方面是30万升氧气所需的空间实在是太大 ， 飞船本身的尺寸是有限的 ， 搭载不了太多氧气 。 另一方面 ， 运输这么多氧气前往空间站的成本也非常高 。 不过 ， 这难不倒科学家们 ， 因为除了光合作用制造氧气、二氧化碳转化为氧气、月壤制造氧气外 ， 其实分解水就可以得到氧气、氢气 。
从理论上来说 ， 1升水就可以分解出620升的氧气 ， 这已经完全能够满足1名航天员呼吸一天所需氧气的量 。 这些水是直接由天舟货运飞船送上空间站的 ， 运输1升水到空间站的难度远比运输620升氧气小得多 ， 也更加安全 。 因为运输氧气罐前往空间站其实也是一件非常危险的事情 。
由于空间站是封闭的空间 ， 不仅会有氧气 ， 还有航天员呼出的二氧化碳 ， 在外太空处于失重状态 ， 航天员呼出的二氧化碳不会自然下沉 ， 而是堆积在航天员的口鼻附近 ， 可能会导致航天员缺氧窒息 。 所以在空间站内制造了氧气还不算解决了航天员呼吸的问题 ， 还需要通过气流循环的方式让空间站内的空气流动起来 。 看起来很简单的呼吸问题 ， 需要解决的技术难题其实是非常多的 。 一个就是分解水需要消耗大量能量 ， 空间站的能量来源于太阳能电池板发电 ， 另一个是需要实时解决空间站内各种气体的占比问题 ， 氧气含量不能太高或太低 ， 二氧化碳浓度也不能太高 。 如果氧气含量过低 ， 航天员可能会出现缺氧问题 ， 如果氧气含量过高 ， 只要空间站的某些元器件出现了一丁点火花 ， 就有可能发生事故 。
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