今年10月30日,神舟十九号载人飞船,在酒泉卫星发射中心成功发射。蔡旭哲、宋令东、王浩泽三名航天员,顺利进入太空。
只是令人好奇的是,3名航天员每天呼吸需要1650升氧气。
那么按半年180天的时间算,就需要297000升氧气,显然不是个小数字。
这么多的氧气难道都是从地面运上去的吗?
地球与太空的气压
在我们的日常生活中,空气是无形的,但我们却时刻感受着它的存在。
它受地球引力的吸引,有着自己的重量。
而我们之所以没有被这无形的力压扁,是因为我们的身体已经习惯了地球表面的气压。
然而在太空中,空气的稀缺达到了极端。那里几乎没有气压,空气稀薄到几乎感觉不到它的存在。
想象一下,航天员在这样的环境中,如果没有特殊的装备,就连最简单的呼吸都成了奢望。
面对这样的挑战,科学家们必须想方设法,确保航天员在太空中的生存。
为了让航天员能在太空自由呼吸,我们需要一套精密的生命维持系统。
这套系统不仅要能够提供氧气,还要能够处理航天员呼出的二氧化碳,保持舱内空气的循环和清洁。
在地球表面看似简单的呼吸,在太空中却变成了一项复杂的工程挑战。每一步的设计和实施,都是对人类智慧和勇气的考验。
为了解决太空呼吸的问题,中国空间站实现了一系列技术突破。
传统的氧气罐,就像是我们背着的大气罐,它能在短期内提供氧气,但用一点就少一点。
中国空间站的氧再生革命
这种方式的效率并不高,而且随着时间推移,氧气罐的重量会逐渐减轻,因为里面的氧气在被消耗。
对于长期的太空任务来说,这显然不是个理想的解决方案。
想象一下,如果航天员在空间站待上几个月,那得带多少氧气罐才够用啊?
这不仅增加了太空舱的负担,还增加了补给任务的复杂性和成本。所以,科学家们一直在寻找更高效、更可持续的供氧方法。
固体燃料氧气发生器,就像是太空中的小工厂。
它通过化学反应产生氧气,这比单纯携带氧气罐要强多了,因为它可以持续工作一段时间。
但这种方法也有它的局限性,比如燃料有限,产生的氧气量还是受限。
真正的突破,来自于电解水制氧技术。
这项技术就像是个魔术师,它不仅能在太空中变出氧气,还能让水循环使用,不浪费一滴。
电解水制氧技术的工作原理其实挺简单:它用电能把水分解成氢气和氧气,航天员呼吸的就是这部分氧气。
而氢气也不会浪费,它可以和其他废物一起处理,甚至可能变成有用的能源。
这样一套系统,就像是太空中的生态系统,让水资源在循环利用中,不断地为航天员提供生命所需的氧气。
这种技术的应用,不仅让航天员在太空中的生活更加自如,还大大减少了从地球向太空运送物资的次数和成本,可谓是太空探索的一大进步。
在电解制氧技术的基础上,中国空间站再接再厉,研发了一整套二氧化碳去除和有害气体过滤的技术。
这些技术就像是为空间站装上了一个超级空气净化器,让站内的空气保持清新,工作效率超高。
它不仅能快速捕捉并去除航天员呼出的二氧化碳,还能过滤掉空气中的其他有害气体,比如甲烷、丙酮、甲醇和一氧化碳等。
这样一来,空间站内的空气循环与过滤系统就变得更加高效,它就像是一个无形的守护者,时刻确保航天员呼吸的每一口空气都是干净、安全的。
这套系统的存在,为航天员创造了一个堪比地球表面的呼吸环境。
在太空中,航天员可以放心地进行各种科学实验和日常活动,不用担忧空气质量问题,因为有了这些先进技术的保驾护航,他们的太空之家变得更加舒适和宜居。
早在神舟十三号任务中,这套空气循环与过滤系统就得到了实战检验。
太空呼吸系统
航天员在空间站里呼吸时,呼出的气体里含有二氧化碳,这时候,沸石分子筛就派上用场了。
它像是一个高效的筛选器,专门捕捉二氧化碳,把它从空气中分离出来,确保航天员呼出的气体不会在空间站内积聚。
同时,空间站里的空气也不是完全干净的,可能会有一些甲烷、丙酮、甲醇和一氧化碳这样的有害气体。
这时候,活性炭过滤器就发挥了它的作用。
它就像是一个超级清洁工,能够吸附并移除这些有害物质,让空气保持清新。
这两大法宝一起工作,确保了空间站内的空气质量,让航天员能够在一个安全的环境中工作和生活。
这一系统不仅保障了航天员的呼吸需求,还确保了空间站内环境的稳定。
随着一项项技术的突破,中国空间站已经站上了世界航天舞台的中央。
我们不仅自己进步,还打开了空间站的大门,欢迎国际航天员和科研项目一起加入这场太空探索的旅程。
这就像是搭建了一个宇宙中的国际实验室,大家在这里共同研究,一起解密宇宙的谜团。
全球航天合作的梦想,不再是遥不可及的星辰大海,而是正在我们手中逐步成真。
我们期待着更多国家的科学家、更多前沿项目能够登上中国空间站,利用这个平台做出更多的科学发现和技术创新。
结语
在这个过程中,我们不仅仅是推动科学进步,更是在为全人类的未来添砖加瓦,共同书写太空探索的新篇章。
中国空间站在太空呼吸技术上的突破,不仅为我国航天事业带来了深远影响,也为人类太空探索开辟了新的可能。
在未来的探索中,我们将继续推动全球航天合作,共同为人类服务,共创美好未来。在这个充满挑战和机遇的太空时代,中国空间站以其独特的魅力,成为了人类探索宇宙的重要平台。
而那无形的空气,正是我们探索未知、追求梦想的桥梁。让我们携手共进,揭开更多太空呼吸的秘密,书写人类航天事业的新篇章。
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参考资料
[1] 【中国工程科技知识中心】——《航天员在太空呼吸的氧气从哪来?》
[2] 【央视网】——《揭秘中国空间站故事|突破关键技术 让中国人脚步向深空延伸》
[3] 【京报网】——《硕果累累!中国空间站实现多项技术突破》
[4] 【杭州综合频道】——《神舟十三号成功飞天 三位宇航员的氧气“杭州智造”》
[5] 【央视网】——《航天新征程|打造太空家园》
[6] 【上观新闻】——《空间站是如何净化舱内空气的?》