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2024年国际空间站将坠入太平洋运行十多年舱内氧气从何而来

发布时间:2023.12.27

作者:别墅洋房

  除了我国正在建设中计划于2022正式启用的中国空间站,国际空间站是目前在轨运行最大的空间组合体平台。

  国际空间站距离地球表面约400千米,由六个主要航空航天研究机构提出最初构想,16个国家共同出资建造的国际太空合作计划平台。

  在上世纪90年代初,国际空间站真正开始建造,共经历了三个阶段:分别为交会对接阶段、初级装配阶段和在轨最终装配应用阶段。

  国际空间站的体积很大,可供多名宇航员同时在轨长时间驻留执行任务,自从2006年开始,国际空间站开始步入为期10至15年的永久载人运行期。

  但由于年久失修,国际空间站已经经历过数次漏气事件,但因为一直未建造新的空间,所以也将退役时间一延再延,最后确定在2024年,国际空间站将退役,解体坠入太平洋。俄罗斯也要退出国际空间站项目,开始着力建造本国空间站。

  人类生存离不开必需的水,食物及空气,那么在太空环境中,接近于真空环境,假如没有空气,身体内的血液会在真空环境不断沸腾,导致水分快速蒸发,同时宇航员也会因为缺氧而死。

  水和食物在空间站内比较好解决,定期通过各国的货运飞船及时送至空间站就完全满足日常所需了,所以氧气供给是唯一要解决的重要问题。

  第1阶段,舱内低压纯氧阶段。20世纪60年代,美国阿波罗1号在地球进行低压纯氧试验时,输压管线和舱门发生摩擦,摩擦产生的电火花在纯氧环境中快速燃烧,导致三名宇航员遇难,舱门也被烧化,工作人员在5分钟后才打开了舱门。

  在同时期,苏联宇航员邦达连科在纯氧环境中,将擦拭仪表的酒精棉扔在电路板上,导致发生火灾,邦达连科在事故中被烧死。

  美国NASA也发现单质铝在纯氧的环境下会像纸一样快速燃烧,发出耀眼的光芒,并且散发大量的热,这证明低压纯氧舱是十分危险的。

  第二阶段,20世纪70年代,国外航空航天机构还采用过75%氧气与25%浓度的氮气混合,但是宇航员也不能长时间适应此气体,无奈最终放弃。

  第三阶段,按照地球上的空气成分和比例制作混合气体,采用22%氧气和78%的氮气,这种配比方案一直沿用至今,舱内的压力和氧气浓度都和地表相接近,这也让国际空间站中的宇航员能适应长时间的在轨工作。

  宇航员在空间站所需要的氧气量是非常大的,只依靠货运飞船运送储备氧气肯定不是最优的解决方案,只可以通过国际空间站上的仪器制造氧气。

  国际空间站如何制氧呢?通过电能,可以将水电解成氧气和氢气,而电能利用空间站外的光能板就能解决,空间站内有多套电解水的设备。

  一升水就可以电解出620升氧气,一名成年人一天所需要的氧气大约是550升。宇航员会收集呼出的二氧化碳,电解出的氢气会在高压高温密封的萨巴杰反应器中与二氧化碳反应出甲烷和水,甲烷会被排出,而水又可以被循环利用。

  所以只要空间站的水资源储备足够,氧气可以源源不断地供给宇航员,空间站的水资源利用率也非常高,所有的废水都会被回收利用。

  这些废水就包括宇航员的尿液、汗液和水蒸气等,都会经历蒸馏、杀菌、过滤等过程,处理成能饮用的水。

  另外国际空间站上还有许多备用氧气储备,国际空间站上配备了氧气罐、氧气瓶和固体制氧剂,这些都是宇航员生命安全的重要保障措施。

  人类早已经习惯了在地球上的生活,所以在空间站上,科学家按照空气仿制了空气的配比,这样才能够使宇航员长时间地适应太空生活。

  9天前,我国神舟13号载人航天飞船也顺利进入预定轨道,成功径向对接空间站。在2022年,我国空间站将完全建成并投入到正常的使用中。我国空间站时代已经到来,而国际空间站也即将退役,两年后太空中将只有中国空间站。

  向我们的航天英雄致敬,期待神舟13号乘组平安、凯旋归来。图片来源于网络,侵权必删。

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