空間站中宇航員呼吸的空氣來自那裡?
如果僅僅只是提供一個最簡單的回答的話,毫無疑問,無論是任何的一個空間站上的空氣,都是經由地球給運輸上去的,而且,無論是經過壓縮之後的氧氣,或者是空間站上用於電解生成氧氣的水,所有的物資都離不開地球的供應。
我們大家都知道,空間站艙內氣體和我們平時在地球上所呼吸的空氣並不一樣,最早期的航天飛船艙裡面所使用的氣體是純氧,但是在純氧的環境下,飛船上的設施及電路如果沒有做到完全絕緣的話,極易發生火災甚至是爆炸。人類曾因此而付出了代價,1961年3月,前蘇聯的模擬宇宙飛船地面試驗時,宇航員由於火災而發生意外。1967年的阿波羅1號地面測試時,也是如此,三名宇航員因此而罹難。
為了杜絕此類事故的發生,前蘇聯調整了宇宙飛船內的空氣組成,將原先的純氧供應,改為氧氣和氮氣的混合氣體。阿波羅飛船則改為氮氧混合氣體。
後來的所有載人飛船以及空間站所提供的也全部都是混合氣體,主要的組成是氧氣和氮氣,這些氣體的成分與地球上的空氣略有不同,地球上的空氣除了氧氣和氮氣之外,還有稀有氣體、二氧化碳、二氧化硫等。
但是飛船和空間站內的宇航員呼出的氣體與原有氣體的混合氣體中,都果氧氣含量降至17%左右,二氧化碳含量上升至3.5%,人體就會感到呼吸困難,因此空間站還裝備有氧氣補充和空氣過濾與再生系統,通常的空間站是使用含有粉末狀氫氧化鋰的過濾器來清除二氧化碳,但這並不是唯一的辦法,還有使用超氧化鉀的化學反應來吸收人類呼出的水蒸氣和二氧化碳的,在與二氧化碳產生反應的過程中生成氧氣和碳酸氫鉀,這是一種很不錯的方法,在供應氧氣的同時也清理了二氧化碳。
空間站上最新的技術,是利用分子篩吸收二氧化碳,這是目前國際空間站清除艙內二氧化碳的主要方法,系統中的沸石捕獲水蒸氣和二氧化碳,並將二氧化碳釋放出艙外,經重新凝結的水蒸氣被回收利用。
空間站上的氧氣補充通常都是由飛船所攜帶的鈦合金氧氣瓶和氮氣瓶提供,通過壓力調節系統補充氧氣和氮氣,保持艙內的大氣壓,宇航員呼出的二氧化碳則是由通風凈化設備進行過濾和凈化。為了解決艙內因人體的活動而產生的濕度水汽,艙內電纜、接插件均帶有防水功能,艙壁內則是採用了吸水吸濕功能的纖維物內飾。
空間站的空氣循環化學反應式如下:
人類呼吸過程: 6O2+C6H12O6(葡萄糖)=> 6CO2+6H2O
循環過程: 4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 4KO2+2H2O=4KOH+3O2 4KOH+2CO2=2K2CO3+2H2O
事實上,在為空間站補充氣體這一方面,主要也是採取以下的幾種方法:攜帶上去的壓縮氣體、電解水、廢氣和水蒸氣的回收再利用、固氧物質化學反應釋放氧氣。而不管是以任何的一種方式進行氧氣的製備,均離不開運輸飛船的物資輸送。
※人類離星際殖民還有多遠?
※浩瀚的宇宙中,會不會有一個人類可以居住的星球呢?
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