水和氧气从哪里来
虽然航天员在太空“出差”吃得还不错,但也有一件事不尽如人意,那就是不能像在地球上一样拥有“淋浴自由”。航天员们在天上不能淋浴,只能用湿毛巾擦身体。洗头也是用免洗洗发液揉搓后擦干净,不需要冲水。看到这儿,不爱洗澡、怕洗头的小朋友是不是很羡慕啊?
航天员用免洗洗发液洗头
“爸爸,航天员在空间站为什么不能淋浴呢?”小航问。
“首先,在失重环境中的水不是在流动,而是在飘浮,没有一开就能向下流水的水龙头。其次,你知道吧?将任何东西运送到空间站都是极其昂贵的,一瓶水的成本就要数万元人民币。别说淋浴了,光是饮用水,如果单纯地靠货运飞船补给的话,一名航天员一天就可以喝掉几十万元人民币。我们的天宫空间站长期有3名航天员在轨驻留,每人每天要喝3.5 升水左右,这样才能预防肾结石,利于身体机能恢复。3个人在空间站待6个月,大约需要喝掉1890 升水,接近2 吨。受限于火箭的运载能力和货运飞船的载荷能力,带2 吨水上太空是不现实的。”爸爸说。
航天员设置再生水处理系统水箱
“那怎么办啊?不洗澡可以,不喝水可不行啊。”小航说。
“不要担心,有办法。航天员刘伯明曾介绍说,神舟十二号执行飞行任务前,天舟二号货运飞船只携带了3个航天员第一周的用水,剩下的就要利用一切可以循环利用的水了。国际空间站和我们的天宫空间站都有一套再生水系统,可以从环境中榨出每一滴液体,包括呼出的水蒸气、汗水和尿液。我们的天宫空间站实现了站内水资源的100%再生,主要依托冷凝水收集、尿处理、水处理三个子系统。”爸爸说。
“爸爸,您讲得太专业了,什么是冷凝水?怎么收集呀?”小航问。
“在空间站的密闭环境中,通过空调系统可以收集航天员每天呼出的水分,还有排出的汗水,这些都属于冷凝水。你可别以为这些水分很少,据研究发现,航天员每天会排出汗液约1.7 升,排出尿液约1.6 升。冷凝水净化后达到饮用水标准,可以供航天员饮用。”
“那么尿怎么处理呢?不会处理完也喝了吧?”小航惊讶地问。
“航天员的尿可是价值不菲啊。你知道吗?人的尿液里95%都是水,尿处理子系统可以从6 升尿液中提取出5 升蒸馏水。蒸馏水再进入水处理子系统进行深度净化处理,完全可以达到饮用水标准。”爸爸说。
“然后就给航天员喝了吗?”小航着急地问。
“哈哈,我们中国空间站的尿液处理后并没有进口,而是进了航天员的鼻子,就是航天员呼吸必需的氧气。处理尿液获得的再生水,不会再进入航天员的饮用水中,而是将这些水进行电解,电解后得到氢气和氧气,其中氧气供航天员呼吸使用。不到一升水制取的氧气,就够一名航天员呼吸了。电解水得到的氢气和航天员呼出的二氧化碳也不能浪费,一个二氧化碳分子上可是挂着两个氧原子呢,我们必须把它‘扯’下来。航天员会将氢气和二氧化碳一起进行萨巴蒂尔反应,变成甲烷和水,水留下使用,甲烷排到太空。”爸爸说。
“噢,我明白了。以后谁再说我们的航天员喝处理过的尿,我就要好好跟他说道说道了。”小航说。
“现在你知道空间站里氧气和水都是如何循环利用了吧?可以这样说,在空间站,没有一点儿眼泪、汗水、尿液甚至水蒸气被浪费掉。”爸爸说。
“真的太神奇了。有了这些高科技,以后我们航天员去火星就不用担心水和氧气的补给问题了。”小航说。
航天员运动时流出的汗水和呼出的气体由冷凝水系统收集
“小航,国际空间站上采用的水处理技术和我们中国空间站不太一样,国际空间站的尿液处理后获得尿液蒸馏水,会和下水道的生活用水、空气中的水蒸气混在一起,统一净化处理,达到饮用水标准,航天员可以直接喝。”爸爸说。
“啊!那就是真的喝尿了。”小航说。
“经过净化处理后的尿液非常纯净,是完全可以喝的。有位美国航天员曾经形象地说过:‘在国际空间站上,我今天喝的咖啡就源自昨天喝下去的咖啡。’国际空间站上的俄罗斯人一开始无法接受这种方式,因为以前俄罗斯的和平号空间站,水处理方式和我们中国空间站差不多:从下水道收集的卫生用水在净化回收以后还是用来刷牙洗脸等;从厕所收集的尿液,经过净化以后,电解成氧气;舱内收集的冷凝水,净化处理后给航天员喝。所以俄罗斯航天员对国际空间站的水处理方式一直耿耿于怀,过不了心里这道坎,但后来也只能接受了。”爸爸说。