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随着中国空间站的建设进入了收尾阶段，人们也通过直播或者新闻报道，更详细了解到了宇航员们在空间站当中的日常生活。 除了关心他们的衣食起居，大家也很关心他们的“呼吸”问题，毕竟从直播画面来看，宇航员在舱内是没有佩戴任何“吸氧”装备的。  宇航员在空间站内生活时并未佩戴“吸氧”设备 但一般来说，一名航天员每天约需要550升氧气，这个数量虽不大，但是累积起来却很多，因为如今宇航员在太空中执行任务的天数都长达180天。 那么，这么长的时间里，他们所需的氧气从何而来？宇航员的出差之旅会面临无氧可吸的情况吗？ 航天员每日所需的氧气量虽然被誉为生命之源的往往是水，但是无色透明的氧气也是人类生活中必不可少的东西，毕竟咱们不是厌氧生物。因此宇航员进入太空并在空间站中长期驻留时，首要面对的就是“呼吸”问题，如何为他们提供足够的氧气，也是过去地面研究人员关注的重点。  宇航员在太空中的呼吸问题备受关注 那么，生活在太空中的宇航员每天需要多少氧气呢？ 根据科学测试来说，人每次呼吸的空气量大约为500毫升，若是按照正常每分钟呼吸16次的频率为基准来计算的话，一个人每天需要的空气量大约1.1万升。 而在这些空气当中，吸入空气中的氧含量为21%，呼出的则为16%左右，将二者结合，就能得出成人每次呼吸消耗的氧气，大约是空气量的5%，这些氧气将会转化为二氧化碳。  氧气在干燥空气中的占比 综上所述，每个宇航员在太空中一天消耗的氧气量约为550升，3个人就是1650升。 当然，这个数据只是一个估算，不过每人550升的氧气，确实足够宇航员的日常生活了。如果只是生活几天，那么就可以用携带大量氧气瓶的方式解决供氧的问题，但若是要在轨生活180天，就要使用其他方式了。  长期在轨生活，不能只依靠氧气瓶 空间站内的氧气来源首先咱们来看看国际空间站当中的氧气供给方式，毕竟在中国的天宫空间站搭建之前，国际空间站已经在太空中运转已久，帮助了多名宇航员完成了在轨任务。 根据资料来看，国际空间站上的氧气来源主要有两个，分别是高压氧气瓶和氧气发生器。其中高压氧气瓶应该是大家最为熟悉的了，人们将地球上的氧气输入其中，然后放在空间站当中备用。 一般来说，这种氧气瓶对于短期的飞行任务来说是足够了，但是却不足以宇航员长期在轨的氧气消耗，更不用说还有3名宇航员。所以为了确保氧气够用，空间站上的氧气发生器也发挥了关键的作用。  国际空间站当中有一些高压氧气瓶，是用来急用的 由于工作原理不同，氧气发生器可以分成以下两个类型，分别是电解氧发生器和固体燃料氧气发生器。 相信大部分人都做过电解水的实验，而电解氧发生器就是基于这一实验原理来制造的，通过这一装置，水可以被分解成氢气和氧气。在成功分解之后，氢气会被排放出去，但是氧气会被留下来，以供宇航员们呼吸。  电解水装置的基本构造 固体燃料发生器，则是通过化学反应来制造氧气，在这一装置的燃料罐当中往往装有氯酸钠和铁粉的混合物，在经过点燃燃烧之后，就会分解出氧气。 资料显示，每公斤氯酸钠和铁粉的混合物，再通过这一装置以后，就能制造出可供6.5人呼吸1小时的氧气。由此可见，这种制造氧气的效率还是比较高的，美中不足之处就在于需要携带大量的固体燃料。  固体氧气发生器当中装着氯酸钠和铁粉的混合物 正因如此，我国的天宫空间站主要依靠的是电解制氧系统，通过电解水的方式来制造出大量的氧气，让其成为宇航员长期驻留的主要氧气来源。 对此，可能有人会感到不解，因为电解水也需要充足的“水资源”，这就意味着人们要携带大量的水。这样的话，这一方式就和固体燃料发生器的弊端差不多了，都得让空间站“负重前行”。 实际上，之所以会让电解氧成为空间站氧气的主要来源，是因为人们掌握了“处理水”的技术，这就是空间站再生生保系统起到的作用。  空间站当中配备了再生生保系统 再生生保系统的助力空间站的环控生保系统主要包括三个方面的功能，分别是环境控制、生命保障和应急生保，其中关键的再生生保系统是为空间站内提供氧气、进化空气和水循环回收的主要设备，对于宇航员们在空间站中的生活有着重要作用。  再生生保系统的三个功能及其分支 一般来说，再生生保系统主要由电解制氧系统、二氧化碳去除系统、二氧化碳还原系统、水处理系统等多个系统共同构成，它们的“协调运转”，让宇航员在轨生活产出的废水和废气成功再生。 其中的水处理系统，它能将宇航员的汗液、尿液进行回收处理，将其进行深度净化处理，使其满足饮用水和电解制氧用水的需求。  再生生保系统当中包括电解制氧系统、二氧化碳还原系统等等 在它启用之后，就能确保空间站内形成“生态循环”，不但能为宇航员提供饮用水，还能让电解制氧设备不缺乏“原材料”。 资料显示，空间站3名航天员驻留期间, 每天电解耗水、饮用和卫生共需要约11kg水, 而通过空气冷凝水和尿液蒸馏回收, 平均每日可以提供约8.8kg的水, 水资源闭合度约80%。  再生生保系统的水循环可以基本满足宇航员在轨需求 当然，在经过一段时间后，空间站还是需要进行水资源补充，要通过这一方式来补足回收利用效率不足的缺口。 除此之外，再生生保系统还能让空间站当中的空气实现再生，它一方面能对舱内宇航员呼出的二氧化碳进行处理，另一方面能通过电解制氧和储存供养设备，为宇航员提供充足的氧气。 电解氧系统的基本结构 由此可见，再生生保系统的助力，解决了空间站内电解制氧设备“用水不足”的情况，使其能够长期保持正常的工作，帮助宇航员们在舱内“正常呼吸”。 值得一提的是，虽然目前空间站内各种制氧设备的运行，满足了人们的太空呼吸需求，但是研究人员依旧在寻找更多的制氧方法，希望未来能有更多的选择。其中，就包括使用“磁铁”来帮人们呼吸。 磁铁或许能帮助人们在太空呼吸相关报道显示，此前西班牙的一个研究团队提出，人们可以使用磁铁来分离液体当中不同的成分，最终帮助人们获得氧气。其实这一方法，从本质上来说就和电解制氧差不多。 西班牙某研究团队在研究使用磁铁分离液体成分，帮助人们获得氧气 这一研究团队认为，任何液体在磁场之下都可能会出现“极化”的现象，比如说水，它其实就是被磁铁排斥的，只不过咱们没有关注过。不过到了太空当中，这一排斥作用就会变得非常明显，因此人们可以利用它来将液体当中的“氧气”分离出来。 |
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