也许很多人都会感到奇怪,宇航员要在太空生活几个月,有的甚至长达一年左右的时间,那么他的水或者食物从哪里来呢?
可能大多数人会想到,肯定是依靠地球的补给,这当然是方法之一,但是长期给空间站的宇航员送水的话,成本高不说,飞来飞去的也会增加风险
所以科学家还研究出了另外的一种供水方式,也许第一次听到的人会觉得有点不可思议,但是在那样的一种环境下,此方法就是最好的解决办法,再也不用地球经常给他们送水了,也降低了风险,宇航员也可以安心的工作了,简直就是一举两得
宇航员每天的耗水量
现在我们先来了解一下,宇航员在太空中一天需要消耗掉多少水?
目前为止,在宇宙中,除了地球之外,没有发现其他星球还有生命,但是宇宙又是那么的大,因此,需要人类不停地探索,来揭开宇宙更多的奥秘。
不过因为太空的环境跟地球截然相反,人类想要去往太空,必须借助火箭和宇宙飞船的帮助,在太空中,所有的物质都显得弥足珍贵,水资源更是堪比黄金,因为人类每一天都离不开水。
我国的宇航员去太空中执行任务,经常都是三人组,在太空里面不但要喝水,而且还要呼吸空气,但是氧气瓶也有会被用完的时候,因此还需要电解制氧,还有最重要的一点,人不能生活在纯氧的环境中,空间站还必须保持氮气、二氧化碳等气体的存在。
所以每天都需要3升水来电解,除此之外,还要保证宇航员的饮用、洗脸、洗澡等等,粗略估计一下,宇航员每一天也要消耗4.4升水,而且还是每一位的耗水量。
如果在空间站里面有多位宇航员执行任务的话,耗水量就更大了,3位宇航员执行180天的任务,就要消耗掉2376升水。
接下来就说一说为宇航员,提供水资源的两种方法
1、地面的补给
太空中是不可能有水存在的,所以一开始肯定是要从地球上带上去,虽然说水资源可以循环利用,但是一些设备零件,还有吃的食物,可是不能循环的,所以会有专门的货运飞船,为他们提供物资的补给。
我国的空间站也有专门的货运飞船,比如天舟三号,这是天舟系列的货运飞船,专门为中国空间站,在轨运行期间提供物资的补给。
这也是中国空间站关键技术验证和建造阶段的第五次飞行任务,可以运送生活物资、消耗品、舱外航天服、空间站平台物资还有推进器、部分载荷。
天舟三号为空间站在轨飞行任务奠定了基础,2021年9月20日,天舟三号货运飞船就被长征七号遥四运载火箭发射成功了。2022年4月20日,天舟三号还完成了绕飞和前向交会对接,7月17日,天舟三号完成任务撤离空间站。
天舟三号不但可以为空间站运送物资,还可以收集废物存放,然后带回大气层销毁,运送的物资足够3名宇航员,在太空生活6个月,而且还有关键性的作用,就是在停靠期间还能为空间站供电。
天舟三号相比天舟二号得到了优化,简化了平台配置,提高了运输效率,可以实现推动元器件的自主控制,具备贮箱动态调整、优化设备配置、持续提高元器件国产化率三大显著特征。
国际空间站也有俄罗斯的进步号飞船为他们运送货物,这些物资包括食品、燃料、检修设备、推进器、零部件、水资源等等。
但是给太空运送水成本实在太惊人了
根据美国宇航局跟俄罗斯宇航局在2009年的测算,采用货运飞船运送物资的方法,花费的费用是特别惊人的,简直比黄金还贵,因为每次向国际空间站,运送一升水花费的价格大约是11000美元。
一位航天员每天的耗水量是4.4升左右,如果光靠运送的话,费用就达到了4.8万美元,空间站每年消耗的水大约是2200升,因此每年的支出大约要2420万美元,所以说光靠运送是非常烧钱的。
因此科学家不得不研究另外一种给空间站供水的方法,否则实在是难以支撑!
2、回收废水或者尿液
尿液中有90%以上都是水分,水在太空中可是贵如黄金,所以科学家把目光放在了宇航员的尿液上,通过回收其他生活废水或者尿液来实现水资源的供给,但是其他的废水没有尿液多,因此,主要回收过滤的就是尿液了。
也许有些人第一次得知这种方法,会感觉到难以下咽,认为尿液怎么能够回收给人饮用呢?这个能喝得下去吗?
以前我也在电视上看过一些专家讲述净水器的过程,说他们的净水器可以直接净化尿液,然后就可以饮用了,很多人表示喝不下去,总是觉得怪怪的,除非不知情,但是专家当着众人咕噜一下子,就把一杯水喝了。
尿液中含有尿酸和微量元素,其他的大部分都是水,国际空间站的美国舱,就能把尿液还原出水来。
回收尿液要分为三个步骤,首先是预处理,然后水分回收接着就是后处理
第一个步骤,先把特殊的化学药剂投放在尿液中,来杀死或者抑制微生物和细菌的繁殖,这样尿液就不会变质了,排出来的尿液放几个小时,颜色就会变得很黄很黄,因为它在不停的变质,尿素水解就会污染尿液中含有的水分,而且还会产生氨气,所以你去上厕所的时候,会觉得太熏人了
因此要及时地投入化学药剂,才能避免尿液变化带来的回收麻烦,经过第一个步骤的处理,就可以通过蒸汽压缩技术来回收水分了,国际空间站有一套通用废物管理系统 ,造价特别的高昂,就是专门用来回收尿液和其他废水的
提取出来的水分就要进行后处理,要多次地消毒、过滤、去除杂质,经过复杂的多重处理,然后再检测符合饮用水标准了,才能直接饮用
所以对于空间站来说,宇航员的尿液也是一种宝,不能白白地浪费掉,喝下去之后还能排放出来,再经过回收处理又可以利用了,就像自然界中的雨水一样,反复的循环,这样就减少了运输的成本,还能保证空间站的正常运转。
他们的汗液、蒸汽、洗漱水都是可以回收的,通过通用废物管理系统的处理,还会把尿液中的钙质去除掉,再经过蒸馏的加工,去除离子杂质污染物和有机物,使废水的回收率达到了95%
这些水大家不用担心能不能喝,水质的标准已经达到了《生活饮用水卫生标准》和《航天员饮用水卫生标准》,对他们的健康并无损害
写在最后
这就是太空解决宇航员水资源的方法,人体70%的都是水分,每一天都离不开水,有了水才能进行新陈代谢,水分不够时,废物也不能及时的排出,温度过高时,蒸发量也会变大,没有及时的散热器官也会受损,血液中的水分也是特别多的,没有了水分,血红蛋白也无法流通全身
反正宇航员在太空生活,会遇到许多的难题,连吃饭上厕所都要小心翼翼,而且太空是一个微重力的环境,上厕所的时候很麻烦,美国的这一套通用废物管理系统,能够解决上厕所的难题,它是采用3d打印钛合金风扇分离器制作的,上厕所的时候,可以将排泄物吸走
这一套设备还可以将尿液进行处理,变成脱矿水,再经过反复的加工,就是完全达标的饮用水了,所以大家不要感觉不能喝,因为那不是喝尿,而是真正的水,得知真相后,我们也非常佩服宇航员的奉献精神
通过设备的净化,将尿液处理为标准的饮用水,这个作用是非常大的,能够节约许多的费用,同时也能保障宇航员的日常用水,所以不要觉得这种方法看着有点恶心,其实作用非常大,也很安全,何况太空不比地球,每一滴水资源都是弥足珍贵的!
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