最近關(guān)于國際空間站的壞消息非常多。首先，它漏氣非常嚴(yán)重，每天泄露的空氣量達(dá)到2.7千克。其次，俄羅斯艙制造氧氣的設(shè)備出現(xiàn)了故障。美國宇航局宣布，國際空間站老化嚴(yán)重，將在2024年停止對(duì)它的支持。不過，預(yù)計(jì)在2022年，中國天宮空間站就將在軌道上組裝完成。
在地球上，我們有持續(xù)的新鮮空氣供應(yīng)：我們吸入氧氣呼出二氧化碳，而植物通過光合作用吸入二氧化碳釋放出氧氣。那么，在天宮空間站這種孤立的系統(tǒng)中，它是如何供應(yīng)氧氣的？宇航員呼出的二氧化碳會(huì)被回收利用嗎？
事實(shí)上，大多數(shù)載人航天器都有自己的氧氣供應(yīng)系統(tǒng)，并且有自己的備用系統(tǒng)。然而，空間站與這些航天器相比液化氣報(bào)警器，它執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間是相對(duì)較長的氧氣，因此所需的氧氣供應(yīng)方法更多。一般來說，有三種方法給空間站供應(yīng)氧氣：電解法、加壓氧氣罐和固體燃料氧氣發(fā)生器。
電解法相信大家在中學(xué)的化學(xué)課本上都有學(xué)過，它通過電解水生成氧氣和氫氣。水本身不是一種良導(dǎo)體，但是往其中加入鹽可以增強(qiáng)它的導(dǎo)電性。電流從陽極流向水再流向陰極，在這個(gè)過程中，陰極會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，而陽極會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣。生成的氧氣會(huì)進(jìn)入艙內(nèi)循環(huán)，而氫氣則會(huì)被排出到太空中。
那么，電源和被電解的水從哪里來呢？空間站裝有太陽能面板，它會(huì)通過電網(wǎng)傳輸?shù)?strong>氧氣發(fā)生器中。水有三種來源，一種是從地球補(bǔ)給的干凈的水；另一種是對(duì)空間站空氣進(jìn)行冷凝可燃?xì)怏w檢測儀，以除去多余的水蒸氣；最后一種是從宇航員的尿液中循環(huán)回收水，一位美國宇航員曾幽默地說：“昨天的尿液，今天的咖啡。”
第二種方法使用的是加壓氧氣罐。它不生產(chǎn)氧氣，而是直接使用從地球上運(yùn)送過來的氧氣。2016年氧氣，“天宮2號(hào)”與快舟一號(hào)貨運(yùn)飛船成功對(duì)接，試驗(yàn)的就是運(yùn)送物資的能力。第三種制造氧氣的方法其實(shí)是它的備用系統(tǒng)。固體燃料氧氣發(fā)生器也稱為氧氣蠟燭，它利用氯酸鈉粉末和鐵粉在600攝氏度下反應(yīng)生成氧氣。
氧氣的問題解決了，那么我們就來說一下二氧化碳。你可能會(huì)認(rèn)為，宇航員呼出的二氧化碳可能會(huì)通過一些化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧氣。但事實(shí)上，并不是這么回事。如果二氧化碳濃度太高，那么宇航員可能會(huì)窒息死亡，因此空間站會(huì)直接把二氧化碳排到太空中。
許多科學(xué)家也在設(shè)想氧氣，通過在空間站中種植植物來消除二氧化碳和創(chuàng)造氧氣，并且這些植物還能成為食物來源。但是，目前還達(dá)不到這樣的要求。空間站空間太小，宇航員在這環(huán)境中已經(jīng)夠擁擠的了，無法再容納下這么多的植物。不過，這種設(shè)想雖然不能在空間站實(shí)現(xiàn)，但是以后我們在月球或火星上建立基地時(shí)就可以派上用場了。在那里，我們不用考慮空間的問題。
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