为什么国际空间站的氧气用了十几年了还没耗尽,到底从何而来呢?
太空中是没有氧气的,人在这种环境中,不借助宇航服可能活不过2分钟;而在空间站中长期驻守,必须有足够的氧气才能维持宇航员的生命,像国际空间站上面长期驻守有较多的宇航员,每天要消耗大量的氧气,完全靠地面补给不太现实,因为运输成本实在是过于昂贵了。那么,这些维持宇航员生命的氧气从何而来呢?
国际空间站里面的空气成分和地球上的空气比较类似,大约是22%的氧气,78%的氮气,没有氩气,从某种意义上来说,比地球上的空气更加纯净,宇航员每次呼吸后,氮气不会有什么变化,但会呼出16%的氧气和大约6%的二氧化碳,所以空间站内必须不断补充氧气,还要吸走二氧化碳。
我们知道,潜艇在水下是一种封闭状态,除了携带部分氧气之外,必须具备生产氧气的能力,潜艇的这种利用水制造氧气的技术,在几十年前就已经非常完善了,国际空间站使用的氧气生产系统,和潜艇上使用的制氧系统非常相似,只要有足够的水,便可以产生大量的氧气。
国际空间站中的制氧系统由两部分组成:水回收系统和氧气发生系统。水回收系统回收空间站内的液态水,包括宇航员的尿液、湿气凝结等等,经过了严格的净化之后,这些水都可以重复使用,从而极大地减少了从地面运送的水量。
这些回收的水,一部分用于饮用和洗涤,一部分用于制造氧气,国际空间站里面有NASA的氧气生成系统和俄罗斯的 Elektron系统,都是利用电解的过程将水分解成为氢、氧原子,2个氧原子组成氧分子,氧气就这样形成了。氢气则被收集起来,和二氧化碳发生反应后,生成水和甲烷,水会重复利用,而甲烷将会被排出空间站。
国际空间站的每个舱室都配备有一套制氧系统,每天能产生大约2公斤的氧气,而每个宇航员每天不多要消耗0.84公斤的氧气,制氧系统并不能100%地提供足够的氧气(按每个舱室3名宇航员计算),所以国际空间站还有另外备用的供氧方式。
每次地面给国际空间站进行补给的时候,除了食物和水之外,还会有一些加压氧气罐被运送上来,这是国际空间站氧气的重要补充方式;另外就是俄罗斯的Vika固体燃料氧气发生器,包含粉状氯酸钠和粉状铁的混合物,在被加热到600摄氏度的时候,分解成氯化钠和氧气,但Vika不太稳定,一般只作为备用。
所以,在国际空间站,并不是氧气使用了十几年而没有耗尽,而是每天都是利用水源源不断地制造氧气,供宇航员使用。