攜帶的物質發生氧氣供宇航員呼吸

載人航天工程對航天員使用的氣體有著極為嚴格的要求，氣體質量的好壞，直接影響著火箭發射結果和航天員的身體狀況。



由於普通大氣中含有水分，對載人航天器來說，當飛船背對太陽時，氣溫接近絕對零度，雖然飛船有保溫層，但輸氣管道貼近外層，可能導致輸管內氣體所含水蒸氣因凝固而結冰。



對航天員來說，地球上的空氣顆粒較多，達不到航天員使用的潔淨標準。因此在太空飛行中，航天員使用的是水分非常低的混合氧氣。那麼混合氧氣又是從何而來的呢？

酒泉衛星發射中心有一個氮氧站，氮氧站是液氧、液氮、高純氧、高純氮等多種特種氣體的氣源保障單位。



製氧廠房

氮氧生產廠房，顧名思義這個地方既能生產液氮，又能生產液氧，不僅航天員進出太空所必備的氧氣是由這裡提供的，而且發射中心每一次發射任務所使用的液氮都是由這個廠房所生產的。



氮氧生產

氧氣和氮氣生產是一個精細複雜的“魔術”過程，它是將看不見、摸不著的空氣進行一場“冰與火”的洗禮：透過淨化、壓縮，消除二氧化碳、水等雜質後，再經過分離、冷凝、蒸餾，從而分離出液氧和液氮。因為氧和氮在氣體狀態下是無法分離的，必須利用氮和氧不同的沸點進行降溫，將其冷卻後變為液體，從而實現分離。



缺氧可能會窒息，氧氣太充足會誘發氧中毒，情況也不樂觀，所以，艙內的空氣成分控制很重要。另外，二氧化碳是飛船座艙中最多的有害氣體，主要來自於航天員的呼吸代謝。一般而言，艙內二氧化碳分壓不得大於1千帕，達到2千帕則應報警。長時間處於高濃度二氧化碳環境下，航天員會在不知不覺中喪失性命。為了保證航天員安全，必須在艙內進行強迫對流，驅除呼吸區的二氧化碳。同時，還要對艙內空氣進行淨化，以便維持艙內二氧化碳的正常濃度。



座艙二氧化碳淨化元件及通風風機

神舟飛船採用的是非再生式二氧化碳淨化方案，利用無水氫氧化鋰作為座艙二氧化碳的淨化劑。淨化罐採用流阻小、反應效率較高的徑向流通模式。透過專用風機將座艙大氣引入淨化罐，淨化後的空氣再重新流回座艙。淨化罐的數量按飛行任務的人天數配置，使用中由航天員進行切換。淨化風機是淨化裝置正常工作的關鍵，為提高其可靠性，採用了雙風機方案，一旦主風機出現故障，即能自動切換到副風機工作狀態。

因為空間站上有製氧裝置，可以用電解水製取氧氣，透過收集撥出的二氧化碳與氫氣發生化學反應制取水，能源來自太陽能電池板。如果製取的氧氣不夠時，還可以使用備用的壓縮氣瓶和固體燃料氧氣發生器獲取氧氣。

氧氣還真不是全從地面運上去的，大多數情況是利用空間站上的製氧裝置製造氧氣。

太空中製造氧氣並不難，只要有水就行，這種製取氧氣的方式相信大家在初中都學過，就是將水電解成氫氣和氧氣。電解水的電力來源於太陽能發電。至於產生的氫氣，可以和收集自宇航員撥出的二氧化碳反應，生成甲烷和水，其中甲烷會被排出空間站。

之所以選擇在空間站中製造氧氣，而不是從地面運輸氧氣到太空，是出於經濟和安全形度的考慮。