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神舟十五号载人飞船成功发射 , 三名航天员安全进驻空间站 , 他们将执行6个月的在轨飞行任务 。
一名航天员每天需要4升水 , 半年需要720升水 , 三个人就是2160升水 。 这还不包括洗漱用水和厕所用水 。 仅饮用水就超过了两吨 。 那么用水问题是怎么解决的呢?
空间站位于距离地球400公里的外太空 , 航天员所需的物质需要用货运飞船运输 , 但这个成本高得有点吓人 。
我国天舟五号是世界现役货运能力最大的飞船 , 单次运送物资大约为6.5吨 , 发射成本大约为3.5亿元 , 一公斤货物的运输成本约为5.8万元 。
所以从地面运水显然不太划算 , 于是科学家想到了废水利用 。 废水包括航天员的生活废水、尿液、汗液 , 以及降温除湿产生的冷凝水和二氧化碳还原 。
航天员每天排尿大约1.5升 , 所以尿液是最主要的水源 。
尿液中水分含量为96% , 另外还有少量的尿素、尿酸 , 以及无机盐等物质 , 需要对尿液进行降解净化才能供航天员饮用 。
我国空间站配备了尿液处理系统 , 主要分为三个阶段:预处理、物质回收和后处理 。
预处理指的是将尿液回收之前 , 先添加预处理剂 , 防止尿液释放氨气污染空间站的环境 。 物质回收指的是将尿液提纯成再生水 , 后处理主要是对再生水进行消毒杀菌 , 以及去除其中的杂质 。
这一步很关键难度也很大 , 因为杂质主要是无机盐这种细小离子 , 很难彻底清除干净 。
我国采用的是蒸气压缩蒸馏技术 , 用蒸馏装置将水分和杂质分离 , 然后用颗粒过滤器对水汽进行过滤 , 多次过滤其中的无机物 , 再利用催化反应器氧化有机物 , 最后用气液分离和离子交换装置 , 清除无机盐离子和微生物 。
看到这儿就该明白了 , 航天员喝的水主要来自于尿液 , 这些尿液经过层层净化过滤 , 卫生标准远高于我们喝的水 , 只是听起来有点膈应人而已 。
不过话又说回来 , 我们喝的水虽然来自于大自然 , 但我们的尿液同样也会进入大自然的水循环 , 所以从这个角度讲 , 我们喝的水同样也是经过净化的尿液 。
航天员喝水的问题解决了 , 那么洗澡和上厕所怎么办?
先来说说洗澡的问题 , 我国空间站设计了一个“包裹式淋浴间” , 但想和地面一样淋浴是不可能的 。
第一是没有足够的洗澡水淋浴 , 第二是外太空没有引力 , 水不会向下流动 , 而是围绕人体包裹起来 , 洗起来麻烦不说 , 甚至有窒息的风险 。
所以我国航天员只能用一把喷枪 , 一边喷水冲洗一边将自己擦干净 , 在太空洗澡是个相当麻烦的事情 , 不过外太空属于无菌无尘的环境 , 而且排出的汗液和代谢的死皮尘屑都会被清理 , 所以航天员也用不着担心个人卫生 。
在太空上厕所也很麻烦 , 因为零重力状态无法正常排泄 。 举个很简单的例子 , 航天员上完厕所准备擦屁股 , 突然发现便便飘了起来 , “漫天飞翔”的场面可不太好 。
于是科学家设计了太空马桶 , 马桶口的直径只有10厘米 , 航天员如厕时必须把肛门对准马桶口 , 然后将脚固定在马桶底座 , 防止自己拉到一半突然飘走 。
身体必须紧贴马桶后壁 , 确保马桶处于密封状态 , 既不会让便便飘起来 , 也不让气味扩散到空间站 。 因为空间站处于密封状态 , 便便的臭味长时间不会消散 。
拉完的便便会被马桶自动吸走 , 然后将里面的水分抽干循环利用 , 而干大便会被收集到密封袋里 , 最后带回地面处理 , 或者丢入大气层烧毁 。
而小便就相对简单多了 , 空间站的卫生间有小便漏斗 , 漏斗接通上面所说的尿液处理系统 , 航天员只需要把尿液排进漏斗即可 。 然后尿液处理系统会把尿液吸到储存池处理 。
【航天员每天需要4升水,水从哪里来的?洗澡上厕所该怎么解决?】
除此之外 , 在太空吃饭睡觉等等 , 方方面面都和地面不一样 , 都充满了挑战和困难 。 航天员看似是很风光的职业 , 其实付出了太多的努力和辛酸 。
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