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太空用水学问多,安全可靠是保障

2021-07-15 21:23 作者:CNSA中国航天文化  | 我要投稿

水是生命之源,人类生命活动离不开水,航天员身处九天之外,太空用水显得愈加珍贵。目前,中国航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波已进入空间站天和核心舱,并持续在轨工作和生活。对于航天员来说,水资源不可或缺,在无水的太空环境中,让航天员用上安全可靠的水是航天员能够中长期在轨的重要保障。


一天的美好生活,从早起喝水开始


太空用水,来源几何?


太空用水并不是同一个渠道而来,根据载人航天器的型号和任务不同,其来源也不一样:对于短期的在轨驻留任务,依靠飞船搭载到太空的补给就基本可以满足航天员的需要,而中长期在轨驻留任务则涉及到利用环控生保系统对水资源进行循环利用。目前太空用水主要有直接携带、自行生产和循环再利用三种获取方式。


01直接携带


航天员在轨执行任务时,航天器会运载一些水进入太空,供航天员用水使用。在神舟十二号飞行任务开始之前,我们的“快递小哥”天舟二号就已先行为航天员运送了补给,其中就包括10余个软体水囊,可以用作日常用水以及水质电解氧。


天舟二号携带的物资,包括10余个水囊


02自行生产


遨游太空,除了自带水,也可以在空间站使用燃料电池生成水。氢和氧在催化剂作用下,分别在两个电极上氧化成水。这种水先经过冷却器冷却,使温度下降到18~24℃,然后进入银离子消毒器经净化处理送入贮水箱。


03循环再利用


神舟十二号载人飞行任务中,航天员将在轨驻留三个月,如此长时间的在轨将消耗大量水,除了以上两种渠道,还需利用回收和再生水。


为实现长期经济运行,我国在建的中国空间站采用了环控生保系统尽可能实现空间站物资的循环使用,环控生保系统在水的循环再利用中也发挥着巨大的作用。依靠环控生保系统,可以在空间站通过冷凝干燥组件收集航天员呼出的水汽,再通过净化装置转为可供饮用的再生水,尿液也能收集处理为可饮用的纯净水。


根据人体参数规律显示,一名航天员在轨一天产生的尿液和冲洗水大约为2.0kg,一天活动中人体向舱内排湿约1.8kg,将航天员的尿液以及舱内的冷凝水进行收集,然后经过净化处理,可以作为在轨饮用水的重要来源之一。因此,只要循环利用得当,航天员一天实际消耗的水非常少。


神舟十二号乘组长达三个月的在轨,将对空间站用水带来巨大挑战


太空用水,安全可靠先行!


如何保证航天饮水安全、充足呢?通常有三项基本要求:航天饮水供给必须达到摄取可靠、水量足够和水质合格。


航天员在轨活动,离不开安全可靠的用水


摄取可靠,是说饮水供给系统的硬件设备必须适用于失重环境。也就是要确保航天员能够安全可靠地喝到饮用水、用饮用水制备复水食品和复水饮料。


水量足够,是指饮用水供给量应满足航天员的饮水需求。由于不同的航天飞行任务时长和成员人数不同,饮用水的供给量也不相同。一般在轨飞行时,每位航天员每天饮用水供给量为2.5~3.0L。


水质合格,也就是确保航天饮用水的卫生安全。这需要对航天用水进行消毒处理,现阶段我国采用银离子作为航天饮水的消毒剂。采用银杀菌剂技术,通过在水中添加银杀菌剂的方法保证水的安全性,低浓度的银(<0.5mg/L)已被证明可以杀死水系统中的细菌并维持水的可饮用性。先过滤再杀菌,多重工序充分保证了航天员们能够毫无顾虑的使用甚至饮用自己“生产”出的水。


星空浩瀚无比,探索永无止境。未来,太空用水的需要向扩大再生水来源、提高饮用水活性等方向继续发展,助力中国载人航天事业继续前进,让中国人探索太空的脚步迈得更稳更远。


文章来源:中国载人航天

文章综合参考《翱翔太空——中国载人航天之路》、中国航天科普官方公众号

图片来源:中国航天科普官方公众号、中国航天报官方公众号

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