宇航員在空間站工作很長時間, 為什麼氧氣用不完? 是從哪裡來的?

自古以來，我們人類對地球以外的宇宙空間，都保持著非常強烈的好奇心。隨著觀測技術以及深空探測技術的不斷進步，近50多年來，我們向

太空

發射了眾多探測器，同時也向地外空間和月球發射了一批載人探測器，為拓寬我們的視野、開展系列太空實驗、揭示宇宙更深層次的奧秘打下了堅實基礎。目前，我們人類再也不滿足“上天”後兜一圈再回來這種“短期”目標，為了實現

宇航員

更長時間地停留在外太空，

空間站

應運而生。

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空間站中氧氣的特殊性

在以美國為首建設的“國際空間站”即將退出歷史舞臺之際，我國的科學家們“十年磨一劍”，一步一個腳印，開啟了我國自主建造空間站的征程，近期，我國將3名宇航員順利送入天和空間站，開啟了我國獨立自主持續開展外太空實驗的序幕，世界很多國家在紛紛讚歎我國取得的成就的同時，也積極尋求與我國的合作，目前我國已經批准除美國之外，若干國家入駐天和空間站開展太空實驗的申請。

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天和空間站的成功建造，以及我國航天員的成功入駐，極大激發了我們的民族自豪感，空間站的話題也一下子成為了大家關注的焦點，隨之一系列的疑問油然而生，比如宇航員在空間站中吃什麼？為什麼只帶蘋果這樣的水果？宇航員如何休息？等等。其中，還有一個問題，想必大家也想知道答案，那就是空間站的氧氣到底是從哪裡來的？為什麼宇航員那麼長時間在裡面生活和工作，氧氣用不完呢？

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無論是在地球上，還是在太空中，抑或在空間站中，要想維持人類的生存，必須要有適合人類生存的環境，以及足夠的食物、飲用水以及氧氣，這些都是最基礎的條件。食物和水可能還好一些，可以透過飛船攜帶和後期運輸補給，以特定的容器進行放置和儲存。

但是，氧氣作為一種流動性很強的氣體，它的儲存和運輸無疑是非常困難的，而且要儲存能夠宇航員們長時間所需的數量，必須要有足夠大的空間，而且氧氣作為一種強效的助燃劑，還會有很大的風險，另外，如果空間站的氧氣，只是單純地依靠地球的供給，那麼時效性、安全性都是不可靠的，而且成本也會非常得大。

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空間站中氧氣的主要來源

所以，最可靠的氧氣供應來源，必然會來自於空間站本身。大家在中學上化學課時，相信都記得老師做過的電解水實驗，透過電能的輸入，可以將液態水分解為氫氣和氧氣。在完全電解的情況下，1升水可以產生大約620升的氧氣，而一名宇航員24小時的需氧量，大約只有550升左右，也就是說，只需要很少量的水，透過電解的方式，就能夠支撐1名宇航員1天的呼吸所需。所以，空間站的氧氣來源問題，可以轉化為水的來源以及電能的來源兩個問題。

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從水的來源來看，主要包括3個方面的途徑。一種是飛船攜帶。搭載宇航員的宇宙飛船，除了攜帶必要的太空探測和研究儀器裝置、食物以外，一般還會攜帶大量的淡水，這些淡水除了滿足宇航員正常的生活用水、實驗用水以外，還會預留一部分專門用於電解來產生氧氣。

第二個來源是迴圈利用。由於從地面向空間站運輸物資的成本相當高，因此空間站內的淡水十分珍貴，由宇航員工作和生活中產生的廢水，都會採取特殊的收集和回收裝置進行再利用。比如，宇航員的洗漱水、洗澡水甚至尿液都會被收集起來，另外，宇航員透過呼吸作用排放出來的水蒸汽，也會利用特定的裝置進行冷凝收集，這些收集來的廢水，透過多重蒸餾、分離和過濾等工序以後，可以重新轉化為可以直接飲用的水，以供後續的生活、工作和電離使用。

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第三個來源就是從地面再運輸。如果宇航員在空間站中工作的時間過長，比如一年以上，那麼原本飛船一次性攜帶的物資包括水源，可能就不能滿足需求了，這個時候就需要從地球上再發射貨運飛船，向空間站中進行物資補給，其中包括各種食物、淡水，甚至包括一定量的氧氣。

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從能源的供給來看，和空間站中其它很多儀器裝置一樣，電解水所需的能量，一般都是來自空間站外部的太陽能電池板，將太陽輻射能轉化為電能，透過特定的電能儲存裝置儲存起來，在需要的時候供應給各種儀器和裝置。電解產生的氧氣，透過特定的裝置與氮氣混合，從而模擬出與地球表面差不多的空氣環境，電解產生的氫氣，則會以廢氣的形式排到空間站之外的宇宙空間中。

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備用方案

當然，除了電解水產生氧氣的方式以後，空間站中還會有其它的幾種方式來做為備用，以防不時之需。比如，飛船在發射時本身就會攜帶一些加壓的氧氣罐，雖然數量不多，但也能夠宇航員使用一段時間。再比如，飛船內部還會配有固體燃料氧氣發生器，以氯酸鈉和鐵為主體的固體粉末，在被加熱時，會生成氧氣。

從目前來看，我們在太空中仍然不能完全模擬出完全理想的工作和生活環境，即使在空間站中擁有適宜的空氣、溫度和足夠的食物，但也不可避免地出現失重問題，出艙時也會受到一定的宇宙高能粒子輻射，而且隨時可能會有突發事件的發生，所以宇航員們在空間站中的工作和生活，是非常艱苦和危險的。在此，向宇航員們致以崇高的敬意！