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國際空間站的氧氣到底從何而來? 為什麼十幾年了還沒耗盡呢?

空間站內部的環境和外部的太空環境是相互隔絕的,而且是100%全封閉隔絕,不能有一丁點兒縫隙。上個世紀六十年代,人類剛剛上天時,載人探測器裡面的空氣環境是純氧環境,裡面除了氧氣什麼都沒有。

航天員

在純氧環境中呼吸,不需要帶著氧氣罩,但是卻發生了兩起致命的悲劇性事件。1961年,前蘇聯宇航員瓦連京·瓦西裡耶維奇·邦達連科在地面進行耐低壓模擬訓練時發生了意外,被重度燒傷,最後不治身亡。1967年,美國阿波羅1號的三位宇航員在地面測試純氧艙時,也因為火災而意外身亡。

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這兩起事故的罪魁禍首都是純氧環境,從此以後人類就放棄了低壓純氧艙方案,改用與地面空氣成分接近的方案,即氧氣佔22%,氮氣佔78%。這種空間站中的空氣環境方案一直沿用至今。在這種空間站環境中,航天員也不需要帶著氧氣罩,就跟在地面上正常呼吸一樣。所不同的是,空間站中的空氣成分少了稀有氣體(氦、氖、氬、氪、氙、氡),二氧化碳和其他物質(如水蒸汽、雜質等),理論上來說更加純淨了。

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既然空間站中的氧氣佔比22%,航天員又在時時刻刻地消耗著氧氣,那麼空間站中的氧氣到底從何而來呢?無論是

國際空間站

還是中國空間站,裡面都有一套甚至多套製取氧氣的裝置,叫做氧氣生成系統。利用這套裝置,空間站就能夠為多名航天員提供源源不斷的氧氣。

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氧氣生成系統的原理很簡單,就是利用電能分解水,然後產生氧氣和氫氣,其中的氧氣供應航天員呼吸,製氧所需的電能透過太陽能電池板獲得。那麼空間站每天需要製取多少升氧氣,製氧又需要消耗多少升水呢?航天員每天需要呼吸的空氣量大約是1。1萬升,呼入時氧氣含量是22%,撥出時剩餘的氧氣含量是15%左右。簡單換算一下,航天員每天大概需要550升的氧氣。

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透過氧氣生成系統製取氧氣,每一升水能夠製取620升的氧氣。這樣的話,每天消耗不到一升水製取氧氣,就足夠一名航天員呼吸用了。具體到透過神舟十二號發射上天的聶海勝、劉伯明和湯洪波身上,中國空間站在他們停留的三個月時間裡,只需要消耗不到270升的水來製取氧氣,就夠他們三個人呼吸用了。

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而製取氧氣用的水從哪裡來呢?主要來自地面的補給,也有一部分來自空間站收集的各種廢水,甚至包括航天員的尿液(會經過消毒殺菌處理)。氧氣生成系統是空間站氧氣的主要來源,但絕不是唯一的來源。萬一這套系統哪天出現故障了,沒有了替代方案,後果將不堪設想。2020年10月份,國際空間站俄羅斯艙段的氧氣生成系統就癱瘓了三次。間站中的另外一種氧氣來源就是地面補給,國際空間站每隔一段時間就會收到來自地面的物資補給,這其中就包括氧氣。空間站裡面通常都會存放多個氧氣罐,裡面儲存著大量的氧氣以防意外情況發生。

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