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太空中沒有氧氣,但是國際空間站存在了10多年,裡面的氧氣為何從未耗盡,這些氧氣是從何而來的?

空間站中的純氧有多危險?

我國剛剛歸來的3名航天員,曾在空間站執行長達半年之久的任務。 一個人一天大約要呼吸2萬次到2.8萬次,他們平均每天要消耗1650升的氧氣。也就是說,在180天的工作時間裡,3位航天員至少要消耗29.7萬升的氧氣才能夠維持基本人體的需求。

在地球上,我們可以毫不費力地做到,但是對於距離地球400公里遠的空間站裡的航天員來說,卻很困難。

早年間,在人們剛開始探索宇宙建立空間站時,條件十分艱難。

19世紀初期,為了確保宇航員的氧氣能夠得到充足的供應,艙內一直是保持低壓純氧的環境。當時的科學家認為,純氧環境不僅更便於宇航員的生活,而且由於重量更輕,大大提高了探測器發射的成功率。

可是,純氧太空艙很快就被檢測到存在巨大的隱患。當時,蘇聯的一位航天員在純氧太空艙內測試裡面的環境是否適合太空工作,結果卻因為低氣壓的環境被活活燒死。

“我們要在條件各不相同的隔離艙裡關十五天,接受生理及心理上的各種測試。我們全身都貼滿了各種感應器,以便監測我們的心跳,腦波和血壓等各項參數。瓦倫丁所在的艙室模擬的是海拔5千米高度的低氣壓。作為補償,艙室裡的氧氣壓力調到了430毫米汞柱。和我們一樣,瓦倫丁的艙室裡有一個小電熱爐用來煮茶做飯。他為了貼感應器用酒精藥棉來擦身體,然後不小心把藥棉掉在了加熱器上。”

  “在富氧環境下,一點小火花瞬間成為了一個碩大的火球。可憐的瓦倫丁連反應的時間都沒有。他的羊毛外套浸透了氧氣,結果一下子就爆炸了。我們把它拖出艙外之後他還活了4個小時。我們大家都很悲痛。隨即所有與高壓氧艙有關的訓練都終止了,因為這事很是掉了幾顆人頭。”

純氧燃燒

後來,同樣使用富氧太空艙的美國阿波羅1號再次發生燃燒悲劇。當時,在地面的工作人員費盡千辛萬苦打開艙門時,在僅僅五分鐘的時間內,原本生機勃勃的3位航天員已經因為燙傷嚴重而面目全非。導致這一重大事故的罪魁禍首就是在點燃艙內純氧時出現的電火花。

正是因為有了這次事故,全世界的國家得到一定經驗教訓。從此以後,航天界不再直接將氧氣進行壓縮送往太空。

電解水製氧

後來,科學家們不再運輸純氧,而是通過電解水製氧的方式來避免意外的爆燃事故。

所謂的電解水就是通過電能作用將水分解成氧氣和氫氣,平均一升的水就會分解產生大約620升的氧氣。通俗點來說,電解一升的水就可以滿足航天員一天所需要的氧氣量,而電解多餘的水可以儲存起來等到航天員急需使用。採取電解水這一方法盛行的原因是,它相對於其他方法來說,安全可靠,並且效率高效穩定。

當國際空間站內有充足的水,意味著空間站內的氧氣供應是源源不斷的,這是當今國際空間站內的氧氣能維持十幾年來一直供應不斷的重要原因。

既然氧氣要靠水來製備,那麼空間站上的日常飲用水就需要貨運飛船運輸送上去了,這些水被分裝成20升左右的水包之後被送進空間站,供應的飛船必須保證水包的充足,一個水包就足夠一個人為期22天的氧氣量。

水包不僅僅是用來電解氧氣,對於維持宇航員的日常生活和工作來說都大有用處。要知道,從地面上將水運送到空間站所花費的成本很高,正因為如此,空間站內的水資源才格外的珍貴,所有的水分都要保證被高效的利用起來。為了使空間站內的水資源得到真正的物盡其用,站內有一個水循環系統,這個系統會把宇航員的生活和工作中產生的各類使用廢水全部收集起來。

除此之外,空間站內宇航員排放在空氣中的水蒸氣也會通過冷凝的方式進行收集,這些廢水在經過站內專用的設備進行多重蒸餾、分離以及過濾等過程之後,廢水重新轉化為可以飲用的水,以供後續航天員們的正常使用。

以現有的技術來說,我國雖然還無法實現資源的百分之百回收利用,但也已經達到了百分之九十三。之所以要這麼節約水資源,除了運輸難度大以外,還有就是運費貴,據說從地球向國際空間站每運送一公斤貨物,大約需花費1.5萬美元,每天光是運水就能花上十幾萬美元。

昂貴的太空服

而除了太空艙的氧氣製造外,現在航天員們所穿戴的艙外航天服,大多數必須保持純氧環境。純氧環境可為航天員出艙活動時,提供大量的氧氣來維持基本生理需求。而且在空間站外面,這樣一個真空環境和一定的壓強之下,宇航服不會因為氣壓問題突然發生內部鼓脹,是非常安全的。

而我國自主研發的出艙服,造價高達數千萬,在這樣的驚人的數字下,這件重達120斤的出艙服對於航天員來說無比沉重,出艙服可以確保航天員在空間站外工作超過6小時,最多甚至可以持續工作到8個小時。這套“天價”出艙服不僅為航天員們提供一個相對安全的便捷式生命保障系統,也保障了生存空間內氧氣資源的充足。

當然,即便是有了千萬造價的出艙服為航天員們“保駕護航”,出艙活動對於航天員們來說也是極其危險的。

當人類暴露在太空中時,不僅要面臨低壓、缺氧、低溫以及輻射等對人體破壞性的環境因素,還要時時刻刻提高警惕,注意那些宇宙銀河中無處不在的微小隕石和太空垃圾。即便是看上去體積很微小的物體,速度也是極其快,以同子彈一般的穿透力來回穿梭,會對在外空間站活動的航天員造成生命威脅,一不留神的功夫就會喪失生命。

綜上所述,種種技術層面的加持促使著國際空間站內的氧氣有了“超長待機時間”,在十幾年的漫長時間裡,為遠在地球之外的航天員們提供了生存所必需的氧氣,讓各個國家的航天員的足跡遍佈在孤獨的宇宙內,讓人們得以窺見地球外的美麗世界。

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