行星这两起事故的罪魁祸首都是纯氧环境 。从此以后人类就放弃了低压纯氧舱方案,改用与地面空气成分接近的方案,即氧气占22%,氮气占78% 。这种空间站中的空气环境方案一直沿用至今 。在这种空间站环境中,航天员也不需要带着氧气罩,就跟在地面上正常呼吸一样 。所不同的是,空间站中的空气成分少了稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡),二氧化碳和其他物质(如水蒸气、杂质等),理论上来说更加纯净了 。
空间站中的氧气从何而来既然空间站中的氧气占比22%,航天员又在时时刻刻地消耗着氧气,那么空间站中的氧气到底从何而来呢?氧气生成系统电解水制氧无论是国际空间站还是中国空间站,里面都有一套甚至多套制取氧气的设备,叫做氧气生成系统 。利用这套设备,空间站就能够为多名航天员提供源源不断的氧气 。氧气生成系统的原理很简单,就是利用电能分解水,然后产生氧气和氢气,其中的氧气供应航天员呼吸 。
制氧所需的电能通过太阳能电池板获得 。空间站中的氧气罐那么空间站每天需要制取多少升氧气,制氧又需要消耗多少升水呢?航天员每天需要呼吸的空气量大约是1.1万升,呼入时氧气含量是22%,呼出时剩余的氧气含量是15%左右 。简单换算一下,航天员每天大概需要550升的氧气 。通过氧气生成系统制取氧气,每一升水能够制取620升的氧气 。
这样的话,每天消耗不到一升水制取氧气,就足够一名航天员呼吸用了 。具体到通过神舟十二号发射上天的聂海胜、刘伯明和汤洪波身上,中国空间站在他们停留的三个月时间里,只需要消耗不到270升的水来制取氧气,就够他们三个人呼吸用了 。太空马桶集成了废水收集系统而制取氧气用的水从哪里来呢?主要来自地面的补给,也有一部分来自空间站收集的各种废水,甚至包括航天员的尿液(会经过消毒杀菌处理) 。
地面补给氧气生成系统是空间站氧气的主要来源,但绝不是唯一的来源 。万一这套系统哪天出现故障了,没有了替代方案,后果将不堪设想 。2020年10月份,国际空间站俄罗斯舱段的氧气生成系统就瘫痪了三次 。龙飞船为国际空间站运送补给空间站中的另外一种氧气来源就是地面补给 。国际空间站每隔一段时间就会收到来自地面的物资补给,这其中就包括氧气 。
空间站里面通常都会存放多个氧气罐,里面存储着大量的氧气以防意外情况发生 。航天员出舱需要携带氧气罐吗中国空间站航天员出舱在进驻中国空间站17天后,神舟十二号飞船的航天员进行了中国空间站首次出舱活动 。航天员刘伯明、汤洪波身着“飞天”舱外航天服,先后从天和核心舱节点舱成功出舱,并且完成了在机械臂上安装脚限位器和舱外工作台等工作任务 。
中国空间站航天员首次出舱活动那么我们为什么没有看到刘伯明和汤洪波携带的氧气罐呢?实际上,刘伯明和汤洪波每个人都携带了供呼吸用的氧气罐,不过氧气罐被集成到了“飞天”舱外航天服上了 。“飞天”舱外航天服我国自主研制的这套新一代出舱服造价约3000万元人民币,重约120公斤,可供航天员在舱外连续工作6到8小时 。
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