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科普 | “天上之水”何处来?太空供水真有才!

 大成教育图书馆 2020-11-10

诗仙李白的《将进酒》中有这样的诗句:“君不见,黄河之水天上来,奔流到海不复回。”在载人航天活动日益频繁的今天,太空供水已必不可少。那么,这“天上之水”从哪里来?有什么用处?航天员要怎样饮用?如何确保太空中饮用水的安全充足?

“天上之水”从何来?

“天上之水”并不是同一个渠道而来,根据载人航天器的型号和任务不同,其来源也不一样。最简单粗暴的一种,就是通过地面携带和货运飞船补给而来的水,取自地球。除了自带,太空中还可以自产水,即使用燃料电池生成水。在长期飞行中,由于用水量很大,除了以上两种渠道,还需利用回收和再生水。未来在我国空间站上,航天员呼出的水蒸气会通过冷凝水方式回收,排泄的尿液也会回收净化,重新作为饮用水和生活用水使用。

“天上之水”有何用?

太空是一个无水环境,为了确保航天员的生命安全,载人航天器必须向航天员供氧、供食和供水。通常,载人航天器都有专门的供水系统,专为航天员提供饮用水和卫生用水,并为生命保障系统提供设备用水。在一些特定的任务中,还需提供动物、植物用水及实验用水。当然,太空供水主要是为了供航天员饮用,但并不是所有饮用水都来自于供水系统。只有正常在轨飞行期间的饮水、着陆后舱内再适应饮水和储备饮水由载人航天器供水系统提供。航天员需要从供水系统中获取饮用水时,借助的是贮水箱,其他饮水可由袋装水提供。

中国航天员饮用的袋装水

“天上之水”如何饮?

在地球上,喝水是件再平常不过的事,无需学习便能“无师自通”。但在失重环境下,装满水的杯子无论口朝哪里,在太空中都不会流出来。因此,在太空中喝水是一件颇费周折的事,航天员在地面要专门学习在太空中如何喝水。

载人航天器为了满足航天员的饮水需求,配有可直接饮用的贮水箱和袋装水,相当于“桶装水”和“瓶装水”。袋装水配有吸管和止水夹与水袋连接。航天员要想喝到水,只要将吸管放入口中,松开止水夹,揉捏水袋,水就会被挤或吸进嘴里。如果喝好水,水袋里还有水,就要压紧止水夹,再取吸水管。

航天员王亚平在天宫一号的“太空课堂”上示范喝水

航天员要想通过航天器上携带的贮水箱饮水,同样要按照一定的步骤进行。首先,航天员要把贮水箱中的水灌到储水组件“水壶”中。灌水时,航天员利用增压装置给贮水箱加压,排空水壶内的空气,向水壶注水。灌水完毕后,将水壶与一个供水器连接。航天员需要饮水时,只需取出个人饮水嘴,安装在供水器上,再将饮水嘴放入口中,按下按钮开关就可以喝到水了。

中国航天员们在太空中饮水

饮用“天上之水”时,如何保证其安全充足?

通常,有三项基本要求:航天饮用水供给必须达到摄取可靠、水量足够和水质合格

摄取可靠,是说饮水供给系统的硬件设备必须适于失重环境下使用。也就是要确保航天员能够安全可靠地喝到饮用水、用饮用水制备复水食品和复水饮料。

水量足够,是指饮用水的供给量应满足航天员的饮水需求。由于不同的航天飞行任务时长和成员人数不同,饮用水的供给量也不相同。一般,在轨飞行时,每位航天员每天饮用水供给量为2.5~3.0L。我国神舟飞船的供水量为每人每天3.0L。

水质合格,也就是确保航天饮用水的卫生安全。这就需要对其进行消毒处理。航天饮用水基本上都采用化学方法进行消毒。为了保证水质在储存期间不至于下降,长期飞行需要提高加注水中银的浓度。现阶段我国也采用银离子作为航天饮用水的消毒剂。

来源/中国航天科普官方公众号

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