空間站有沒有氧氣？是如何生存的？

長久以來，我們人類都對地球以外的世界充滿著強烈的好奇心，1961年4月12日，著名的宇航員加加林（Yuri Alekseyevich Gagarin）乘坐“東方1號”宇宙飛船首次進入了太空，從此開啟了人類的載人航天之路。時至今日，人類早已不滿足於“在外太空兜一圈就回來”，為了長時間地呆在外太空，人類建造了好幾個空間站，而其中我們最熟悉的就是國際空間站（ISS）了，下面我們就以國際空間站為例來加以說明。

國際空間站在外太空給宇航員提供了能夠長期生存的環境，通常情況下，每個進入國際空間站的宇航員都可以在這裡呆上數月的時間，而想要長期維持一個適合人類生存的環境，食物、氧氣以及可飲用的水是最基本的物質保障，所以說國際空間站是肯定有氧氣的。

由於氧氣的儲存和運輸都比較困難，並且大量地儲存純氧還有一定的風險，因此如果國際空間站的氧氣只是依靠地面的供給就會是一件很困難的事情。那麼國際空間站的氧氣是怎麼來的呢？

其實這個問題的答案並不複雜，國際空間站獲取氧氣的主要方式就是電解水，即利用電能將水分解成氫氣和氧氣。簡單地講就是，電解水的裝置所需要的電能由太陽能電池板提供，其產生的氧氣用於宇航員的呼吸等用途，而氫氣則會被當作廢氣排出。

但另一個問題就來了，國際空間站的氧氣為什麼一直都用不完呢？需要注意的是，水裡蘊含的氧氣其實是很多的，一升水完全電解後可成生大約620升的氧氣，而一個人每天大概會消耗550升的氧氣，也就是說，只需要很少的水量，就可以保證宇航員的氧氣供應。

地面上會定期給國際空間站運送各種物資，其中當然也包括水，上圖為JAXA（日本航空航天探索局）的“HTV-6”貨運飛船準備發往國際空間站的水包，每個水包都有20升的水，如果將它們用於氧氣供應，一包水完全電解後所生成的氧氣就足夠一個宇航員呼吸22天。

然而國際空間站裡的水並不能全部用於製造氧氣，這是因為宇航員的日常的生活和工作都需要大量的水，再加上從地面將水運送到外太空的成本很高，所以說在國際空間站裡，水是非常珍貴的資源，必須得到有效的迴圈利用。

對此人們採用的方法是廢水回收，具體點講就是說把宇航員在生活和工作中產生的各種廢水（如洗漱水、尿液等）全部收集起來，除此之外，那些宇航員排放在空氣中的水蒸氣也會透過冷凝的方式進行收集，資料顯示，國際空間站在廢水回收這方面做得很好，可以回收大約93%的廢水。這些廢水在經過多重蒸餾、分離以及過濾等過程後，將重新轉化為可飲用的水以供後續的使用。

整個過程如上圖所示，我們可以看到，國際空間站中的絕大部分水都是處於不斷地迴圈利用的狀態，在這個過程中，除了無法收集到的廢水以外，只有用於製造氧氣的水是真正地被消耗掉了，而因為被消耗掉的水很少，完全可以依靠地面上的補給來維持，所以國際空間站就能夠給宇航員提供源源不斷的氧氣，一直都用不完。

順便講一下，國際空間站中還有一個完善的環境控制與生命保障系統，這個系統可以有效地清除宇航員在這裡所產生二氧化碳、硫化氫、氨氣等廢氣，並提供合適氣壓以及空氣的組成比例，從而給宇航員提供了良好的生存環境。

需要指出的是，除了以電解水的方式獲取氧氣之外，國際空間站還準備了兩種備用的方式來應付不時之需，第一種就是直接準備了一些加壓的氧氣罐；第二種則是固體燃料氧氣發生器，它可以利用固體粉末的化學反應來製造氧氣，比如說氯酸鈉和鐵的固體粉末混合物在被點燃時就可以生成氧氣（反應方程式為：NaClO3 + Fe +點燃 = O2 + NaCl + FeO），因為點燃就可以產生氧氣，所以很多宇航員都親切地將其稱為“氧氣蠟燭”。

就目前來看，我們人類還沒有製造出能夠完美地自給自足的封閉環境，這也是人類探索宇宙的一大障礙，不過人類的科技在不斷地進步，也許會在不遠的未來，我們的科學家就能夠達到這個目的。可以想象的是，到那個時候，人類就可以擺脫地球的束縛，從而真正地走進星辰大海。

就在今年12月11日，空間站中的俄羅斯飛船，在進行例行檢查時，又發現了一個破洞。當時這個外表看起來像一個龐大蜘蛛的黑點，出現在飛船外殼上時，可是把俄羅斯宇航員嚇了一跳。要知道空間站這種位於太空的精密裝備，真的是容不得半點差池。幸虧經檢查後，判定這個洞以及劃開的外部絕緣層，不會對飛船著陸造成惡略影響。至於為啥宇航員這麼緊張，這也是有緣由的。早在2018年8月份，在國際空間站檢測中發現氣壓下降的情況。經排查發現同樣是“聯盟MS-09”號飛船，出現了一個2毫米破洞。情況緊急下一名德國航天員用手指先把漏洞堵住。把一場危機扼殺在了搖籃中，倘若沒有發現，又或者是無法進行及時修補。整個國際空間站中的氧氣，會在18天裡漏完，到時候日常駐守的宇航員將性命不保。而缺少宇航員進行操作，到時候空間站會不會迷失在外太空是誰都有無法保證的事情。再加上位於外天空，地面的一切應急設施都無法實施有效幫助。所以當時空間站中的6名宇航員，只能採用類似於膠帶的薄膜封住漏洞。別小看這種膠帶，它實則是一種空間應急材料，不過雖然有高科技材料在，但是在沒有氧氣的外太空。如何去除特殊膠帶密封時所產生的氣泡，依舊是個困難，還好最後成功了。

說起氧氣，作為人類生存的必要條件之一。如何在外太空，為空間站執行任務和試驗的宇航員，解決供氧問題就成了重中之重的事情。對此不少人認為空間站所需氧氣，是飛船帶著地球氧氣運送到外天空中的。這種理解其實有些片面的，空間站的氧氣更多是來自於裝備的氧氣生成系統。利用的是電離水的原理生成氧氣，並且還可以把氫氣迴圈利用。正是因為具備極高氧氣生成效率，才能以一天12磅氧氣的生產速度，提供足夠10個人使用的氧氣量。所以正常情況下來說，這些氧氣對於日常駐紮的3名宇航員是綽綽有餘的。而且若出現意外，還能再次增加效率，最高能一天生成20磅氧氣。

只是上述情況中，剛好處於交接時刻，空間站有6名宇航員在。如果無法及時修補，即便是一天20磅，對於6名宇航員來說也是極其危險的。目前這套系統還有很大的完善空間，不過即便是一再保養，已經到了壯士暮年的國際空間站，依舊難逃2024年廢棄墜毀的命運。與此同時，我們的天宮空間站，將會接過這根接力棒，到時候作為唯一在軌的空間站繼續執行相關任務。