我国天宫空间站作为当前最先进的载人航天器之一，其制氧系统和生命保障系统的设计和运作机制无疑是航天科技中的一大亮点。这些系统不仅保障了航天员在太空中的生存和工作需求，还展示了我国在航天领域的创新能力和技术实力。
中国天宫空间站干净整洁
制氧系统是天宫空间站生命保障系统中的关键一环。由于空间站是一个相对封闭的环境，航天员在其中的生存需要依赖氧气供应。为了确保航天员有足够的氧气，天宫空间站采用了多种制氧方法，其中主要包括电解水法、高压氧气罐和固体燃料氧气发生器。电解水法是一种古老而有效的制氧方法。其基本原理是通过电解水分子，将水分解成氢气和氧气。在天宫空间站中，这一过程通过电解水装置实现。首先，从空间站的储水系统中获取纯净水，这些水可能来自地球补给，也可能是通过冷凝回收或尿液回收系统再生的水。然后，通过加入电解质增强水的导电性，利用电流将水分解成氢气和氧气。生成的氧气会被送入空间站的舱内供航天员呼吸，而氢气则会被排放到太空中。这种方法的优点在于原料易得，且能够同时产生氢气和氧气，为空间站提供氧气的同时，也为可能的燃料电池系统提供了氢气。
电解水原理制备氧气
除了电解水法外，天宫空间站还配备了高压氧气罐。这些氧气罐直接存储从地球运来的氧气，作为空间站氧气的备用供应源。当电解水系统出现故障或无法满足需求时，高压氧气罐可以迅速为空间站补充氧气，确保航天员的安全。2016年，天宫二号与快舟一号货运飞船的成功对接，就试验了运送包括氧气罐在内的各种物资的能力。固体燃料氧气发生器是天宫空间站制氧系统的另一个重要组成部分。这种设备也被形象地称为“氧气蜡烛”。其基本原理是利用固体燃料（如氯酸钠和铁粉）在高温下发生化学反应，生成氧气。当空间站的电解水系统和高压氧气罐都无法使用时，固体燃料氧气发生器可以作为最后的应急氧气供应源。虽然其产生的氧气量有限，但在关键时刻足以挽救航天员的生命。除了制氧系统外，天宫空间站的生命保障系统还包括了多个关键子系统，以确保航天员在太空中的正常生活和工作。其中，环境控制分系统负责维持空间站舱内的大气温度、湿度和压力，以及控制大气成分。通过温度控制系统和湿度控制系统，空间站能够保持一个适宜航天员生存的人造大气环境。同时，压力控制系统则能够补偿舱体泄漏和航天员代谢消耗导致的氧气损失，维持恒定舱压。对于长期飞行的载人空间站，还需要装备大气监测系统，实时监测大气成分的变化，确保航天员的安全。大气再生分系统是天宫空间站生命保障系统中的另一个重要组成部分。这个系统负责维持空间站舱内的大气环境，包括供氧、供氮、二氧化碳净化和处理、微量污染气体净除和微生物控制等。通过提供新鲜氧气和净化二氧化碳，大气再生分系统能够确保航天员在空间站内有充足的氧气供应，并避免二氧化碳浓度过高导致的窒息风险。同时，通过过滤、吸附和催化氧化等综合处理技术，系统还能够消除烟尘、臭气和其他微量污染气体，控制微生物的繁殖，保持舱内空气的清洁和卫生。水的供应和处理分系统则负责供给航天员生活和卫生用水，并回收和再生废水。天宫空间站采用了综合过滤技术和废水再生技术，将冷凝水、二氧化碳还原系统产生的水以及来自淋浴设备、洗衣机等废水处理成为饮用水和卫生用水。这一系统不仅节约了水资源，还减轻了空间站的物资补给压力。
各种水资源循环利用
废物处理分系统则负责收集、储存和处理航天员排出的粪便、呕吐物、个人卫生废物和其他杂物。在失重条件下，废物处理系统需要利用机械力来收集废物，并通过再生装置实现回收和利用。这一系统不仅保障了空间站的卫生环境，还减少了废物对空间站环境的影响。热控分系统则负责在载人航天器起飞、在轨和返回各阶段的热力学环境中，创造密闭舱内适宜的热环境。通过热敏元件和记忆合金元件等作为动作器，热控分系统能够通过通风、中间传热、流体散热和不同物态间的转化实现控热，确保航天员在空间站内有一个舒适的生活环境。居住分系统则为航天员提供了居住、饮食及日常生活保障。天宫空间站的居住分系统包括了起居室、食物管理和厨房以及个人卫生设备等多个部分。起居室为航天员提供了个人休息的处所，室内设有轻便睡床、娱乐设施、锻炼器材等。食物管理和厨房则提供了冷冻、冷藏和常温储存食物的设备以及配餐和供应饮食的设备，确保了航天员在太空中的营养均衡和口味多样。个人卫生设备则是一个能够控制臭味的封闭单元，为航天员提供了个人卫生保障。
空间站空间环境监测
舱外活动分系统则保障了航天员在舱外活动的安全舒适。这一系统包括了航天服、携带式生命保障系统和个人救生装备等。航天服为航天员提供了保护和支持，使其能够在太空中进行各种作业。携带式生命保障系统则提供了氧气供应、温度控制和压力调节等功能，确保了航天员在舱外活动中的生命安全。个人救生装备则包括了救生筏、救生绳等，为航天员在紧急情况下提供了逃生和自救的手段。我国天宫空间站的制氧系统和生命保障系统是一个复杂而高效的系统，它包括了多个关键子系统和先进的技术手段，确保了航天员在太空中的生存和工作需求。
这些系统的设计和运作不仅展示了我国在航天领域的创新能力和技术实力，也为未来的载人航天任务提供了宝贵的经验和借鉴。随着航天技术的不断发展，未来的天宫空间站将拥有更加完善和先进的生命保障系统，为航天员提供更加安全、舒适和高效的工作环境。
