璀璨科学 11小时前
中国航天员进空间站满5年!每年需要大约60万升氧气,为何用不完
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在 2021 年 4 月 29 日,中国天宫空间站第一个舱段天和号核心舱成功发射升空,随后在 2021 年 6 月 17 日,迎来了第一艘载人飞船,那就是神舟十二号飞船,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和号核心舱,标志着中国人首次进入中国空间站。

至今,中国人第一次进入中国空间站已经满 5 年时间,在过去这 5 年时间内,中国空间站先后迎来了 13 艘神舟飞船,当前正在中国空间站执行飞行任务的是神舟二十三号乘组朱杨柱、张志远、黎家盈 。除了迎来神舟载人飞船外,中国空间站也先后迎来了 9 艘天舟货运飞船,当前正停靠在中国空间站的是天舟十号货运飞船。

现在,中国空间站已经迎来了第一位香港航天员了,接下来澳门航天员也会很快进入中国空间站执行飞行任务。除此之外,外籍航天员也会很快到访中国空间站。

在今年,巴基斯坦的航天员已经完成选拔工作,有 2 名航天员候选人入选,已经在我国参加航天员训练,预计在今年下半年会参与神舟二十四号飞行任务,乘坐飞船到访中国空间站,执行为期大约 1 周的短期飞行任务。

而在神舟二十三号飞行任务中,有一名航天员会留轨飞行 1 年时间,目前官方还没确定由哪一位航天员去执行这一次前所未有的任务,所以朱杨柱、张志远、黎家盈都是有机会的。

当然,如果从航天员的训练经验等方面来看的话,香港女航天员黎家盈执行 1 年的在轨飞行任务的可能性小一些,因为她参加航天员训练时间比较短,航天员朱杨柱、张志远的训练时间长很多,经验相对来说更加丰富,留轨执行 1 年飞行任务的可能性大一些。

每年需要约 60 万升氧气

在平时,中国空间站只有一艘神舟飞船停靠,只有 3 名航天员在轨执行飞行任务,在 2 个航天员乘组在轨轮换时,我们的空间站会短暂住满 6 名航天员,6 名航天员同时在轨大约一周时间。

在上个月底,中国空间站上就再次出现 6 名航天员同时在轨的情况,当时神舟二十一号航天员乘组和神舟二十三号航天员乘组一起生活、工作了几天,在完成交接任务后,神舟二十一号航天员乘组就从中国空间站撤离返回地球了。

一般情况下,3 名航天员在轨飞行半年时间需要消耗大约 30 万升氧气,一年下来,中国空间站就需要消耗大约 60 万升氧气。

中国空间站在 5 年前就已经有航天员进入去执行飞行任务了,到现在,中国空间站差不多消耗了 300 万升氧气了。

不管是国际空间站,还是中国空间站,内部空间其实都不是很大,根本就装不下这么多氧气,为什么空间站运行了这么长时间,从来没有听说过空间站的氧气用完的说法的?

理论上来说,只要空间站能正常运行,氧气就会源源不断。空间站上的氧气其实不是纯氧,而是通过电解水的方式来制备氧气的。

因为纯氧的话,这么多氧气需要占用非常大的空间,需要使用很多氧气罐才能装得下,货运飞船运输这么多氧气去空间站,不仅会占用货运飞船有限的空间、载重,还会增加货运飞船发射的频率,导致空间站的运营成本大幅度上升。而且纯氧的话,风险也是非常高的,任何一点小火花都可能会导致严重的事故。

而电解水就不存在这样的情况了。因为大约 500 升水就能满足 3 名航天员在轨生活、工作半年所需的氧气了,电解大约 1000 升水就能满足空间站 1 年所需的氧气。

中国空间站每年需要大约 60 万升氧气,货运飞船没法带这么多氧气去空间站,但是带 1000 升水就很容易了,而且也很安全。

只要空间站的电解水设备还能正常运行,太阳能电池板还能正常发电,那空间站上的氧气就会源源不断。在 6 名航天员同时在轨的情况下,氧气消耗量会翻倍,电解多一些水就能满足要求了。

而且,空间站上的水是可以回收重复使用的,例如天和核心舱的再生生保系统可以将航天员排出的湿气收集成冷凝水,也可以把尿液回收再处理成饮用水,或者直接电解来制备氧气,整个水的回收效率优于 95%,水利用效率优于 83%。这样一来的话,也大大降低了货运飞船运输水的需求量了。

当然,空间站内的氧气也不完全依赖电解水,还有其他的来源,例如利用固体氧气发生器产生氧气。因为电解水设备可能会需要进行维修,或者可能会出现故障,如果完全依赖电解水设备的话,可能会出现缺氧等情况。

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