随着人类对外太空的开发进度不断深入,在外太空建立空间站已经并非什么稀罕事情。但不管是国际空间站,还是天和空间站,在里面生活工作的宇航员都需要用到氧气。远离地球的空间站,如何获得氧气成为广大网友比较关心的一个问题。其实解决氧气供给难题,一共有三种方式,只是以目前的技术手段来说都还处于“笨办法”的阶段。
我们知道一个人一天要吃多少食物,也知道一个人一天要喝多少水,但很少有人能说出一个人一天需要多少氧气,因为氧气太普通了,在地球上,它无处不在,以至于大多数时候我们都忽略了它的存在。
那么一个人一天到底需要多少氧气呢?这并不难计算。一个成年人在平静的时候,每分钟大概要呼吸20次,每一次呼吸大概需要350毫升空气,那么一分钟就需要7升空气,一个小时就是420升空气,一天24小时就是10000升空气。
空气中的氧气含量为21%,10000升空气的21%就是2100升,如此说来一个人一天需要2100升氧气了?不是。
人所吸入的氧气并不会全部被利用,大部分还会吐出来,一般而言,人所吸入的空气中只有5%的氧气被吸收掉了,而10000升的5%就是500升,一个人一天24小时大概需要500升氧气。一天500升,半年就是90000升氧气,如果空间站内有3个人,那就需要270000升氧气,如此之多的氧气从何而来呢?难道都是从地球上运上来的吗?这当然是不可能的。
目前来讲,空间站上的氧气获取途径主要有三种,其中最主要的来源就是氧气发生器了。
氧气发生器是一种氧气制取设备,而这种设备的基础原理十分简单,就是电解水。电解水不还是要从地球上运水过来?的确如此,但这比直接运送氧气要方便多了。首先空间站上水资源的消耗速度是比较慢的,这是因为空间站内有着一整套循环收集再利用系统,航天员所呼出的水汽、尿液都可以被回收处理再次利用,在宇航员之间流传着这样一句意味深长的话:“今天的咖啡就是明天的咖啡”,我们都明白这是什么意思。
其次,相比之下,运水比直接运送氧气要划算得多。
一升水电解之后能够获得多少氧气?大概600升左右。是的,你没有看错,就是600升,这就是气体与液体的体积差异。由此可见,只需要一升水就可以满足一名航天员一整天的氧气需求。空间站上常见的第二种氧气获取途径就是固体燃料氧气发生器了,从名字上就可以看出来这也是一种制取氧气的设备,只不过这回用的不是水了,而是固体燃料。
第一种就是最原始的方式,在宇航员乘坐飞船进入太空站的时候,会根据任务时长以及当前空间站氧气储量,携带一定数量的加压氧气罐,当然因为还需要携带食物和其他科研设备,所以氧气罐的携带量一般都很小,作为一种备用手段。不过在突发情况或者出现故障的时候,这些加压氧气罐就是宇航员生命的最后保障。在科幻电影中经常能看到,宇航员出舱进行空间站抢修任务,其中用到的就是加压氧气罐。毕竟外太空随着卫星数量的增加,以及宇宙垃圾的存在,出现撞击破损很正常。
第二种方式就是日常供养所采取的办法,前提条件是太空站必须保持正常工作状态。通过电能将液态的水转化成氧气和氢气,简单的电解水原理,却是太空站的主要供氧方式。1升水可以产生大约620升的氧气,而一名宇航员24小时的需氧量,大约只有550升左右。所以相对于携带大量氧气罐而言,带一些水前往外太空更加划算。当然这也需要利用第三种方式进行配合,否则也没有办法满足长期工作的需求。
第三种方式就是循环利用,生活污水会进行净化处理,然后通过第二种方式将其变成氧气。在太空站宇航员携带的食物水果,都能够提供一定的水份,所以正常的排泄等完全可以满足。当然更多的时候净化的都是洗漱用水、洗澡等,紧急情况也可以使用一些“特殊手段”。
其实外太空的生活环境并不好,而且面临巨大的危险。每一位宇航员都是民族英雄,他们不但需要经过长期艰苦的训练,而且还要冒着生命危险前往外太空。科研从来不是一件简单的事情,无数的人在为人类的进步而冒险。当然地面工作者一样值得敬仰,他们都是最可爱的人。