1、国际空间站的氧气是怎么来的?为什么一直都用不完?长久以来,我们人类都对地球以外的世界充满着强烈的好奇心 , 1961年4月12日,著名的宇航员加加林(Yuri Alekseyevich Gagarin)乘坐“东方1号”宇宙飞船首次进入了太空 , 从此开启了人类的载人航天之路 。时至今日 , 人类早已不满足于“在外太空兜一圈就回来” , 为了长时间地呆在外太空,人类建造了好几个空间站,而其中我们最熟悉的就是国际空间站(ISS)了 。
国际空间站在外太空给宇航员提供了能够长期生存的环境,通常情况下,每个进入国际空间站的宇航员都可以在这里呆上数月的时间 , 相信大家一定会比较好奇为什么宇航员可以长期呆在国际空间站,下面我们就来了解一下 。
想要长期维持一个适合人类生存的环境,食物、氧气以及可饮用的水是最基本的物质保障,其中食物和水都还好,但氧气的储存和运输却比较困难,并且大量地储存纯氧还有一定的风险,因此如果国际空间站的氧气只是依靠地面的供给就会是一件很困难的事情 。那么国际空间站的氧气是怎么来的呢?
其实这个问题的答案并不复杂,国际空间站获取氧气的主要方式就是电解水 , 即利用电能将水分解成氢气和氧气 。简单地讲就是 , 电解水的设备所需要的电能由太阳能电池板提供,其产生的氧气用于宇航员的呼吸等用途,而氢气则会被当作废气排出 。
但另一个问题就来了,国际空间站的氧气为什么一直都用不完呢?需要注意的是 , 水里蕴含的氧气其实是很多的,一升水完全电解后可成生大约620升的氧气,而一个人每天大概会消耗550升的氧气,也就是说,只需要很少的水量 , 就可以保证宇航员的氧气供应 。
地面上会定期给国际空间站运送各种物资,其中当然也包括水,上图为JAXA(日本航空航天探索局)的“HTV-6”货运飞船准备发往国际空间站的水包,每个水包都有20升的水,如果将它们用于氧气供应 , 一包水完全电解后所生成的氧气就足够一个宇航员呼吸22天 。
然而国际空间站里的水并不能全部用于制造氧气,这是因为宇航员的日常的生活和工作都需要大量的水,再加上从地面将水运送到外太空的成本很高,所以说在国际空间站里 , 水是非常珍贵的资源,必须得到有效的循环利用 。
对此人们采用的方法是废水回收 , 具体点讲就是说把宇航员在生活和工作中产生的各种废水(如洗漱水、尿液等)全部收集起来,除此之外 , 那些宇航员排放在空气中的水蒸气也会通过冷凝的方式进行收集 , 数据显示 , 国际空间站在废水回收这方面做得很好 , 可以回收大约93%的废水 。这些废水在经过多重蒸馏、分离以及过滤等过程后,将重新转化为可饮用的水以供后续的使用 。
整个过程如上图所示,我们可以看到,国际空间站中的绝大部分水都是处于不断地循环利用的状态,在这个过程中,除了无法收集到的废水以外,只有用于制造氧气的水是真正地被消耗掉了,而因为被消耗掉的水很少,完全可以依靠地面上的补给来维持,所以国际空间站就能够给宇航员提供源源不断的氧气 , 一直都用不完 。
顺便讲一下,国际空间站中还有一个完善的环境控制与生命保障系统,这个系统可以有效地清除宇航员在这里所产生二氧化碳、硫化氢、氨气等废气,并提供合适气压以及空气的组成比例 , 从而保证了宇航员身心健康 。
需要指出的是,除了以电解水的方式获取氧气之外,国际空间站还准备了两种备用的方式来应付不时之需 , 第一种就是直接准备了一些加压的氧气罐;第二种则是固体燃料氧气发生器,它可以利用固体粉末的化学反应来制造氧气,比如说氯酸钠和铁的固体粉末混合物在被点燃时就可以生成氧气(反应方程式为:NaClO3 + Fe +点燃 = O2 + NaCl + FeO) , 因为点燃就可以产生氧气,所以很多宇航员都亲切地将其称为“氧气蜡烛” 。
就目前来看,我们人类还没有制造出能够完美地自给自足的封闭环境,这也是人类探索宇宙的一大障碍,不过人类的科技在不断地进步,也许会在不远的未来,我们的科学家就能够达到这个目的 。可以想象的是 , 到那个时候,人类就可以摆脱地球的束缚,从而真正地走进星辰大海 。
因为国际空间站要获得氧气的主要方式就是电解水而水里蕴含的氧气非常多,一升水电解之后可以生成620升氧气,而一个人每天只会消耗550升氧气,只需要很少的水量就可以保证宇航员的氧气供应了 。
通过电解水给宇航员提供氧气
一直以来,人类对于地球之外的世界都充满着非常强烈的好奇心,为了让宇航员能够长时间待在外太空,人类也在外太空建造了好几个空间站,国际空间站的存在,就是为了给宇航员提供能够长期生存的环境 , 每一个进入国际空间站的宇航员都可以在里面生活数个月儿,为什么可以呆在空间站那么久?
其实原因非常简单,想要制作一个适合人类生存的环境,只需要准备好食物氧气以及可饮用的水就可以了,其中食物和水还比较好解决,但是氧气的储存和运输却是一个难题,大量的储存存氧存在一定的风险 。但解决这个问题并不复杂,因为国际空间站获得氧气可以通过电解水的方式,利用电能将水分分解为氢气和氧气,而电解水所需要的电可以由太阳能电池板提供,其产生的氧气就可以全部用来给宇航员呼吸等用途 , 而氢气则会变成废气排出 。
地表会定时向空间站输送物资
地面上也会定期的给国际空间站运送各种各样的物资,其中就包括水,一升水可以电解出620升氧气,所以只需要确保水的供应,就可以确保宇航员的氧气供应了 , 日本航天航空探索局,每一次往货运飞船上准备的水包都有大约20吨左右 , 如果将它完全用于氧气供应的话,一包水完全电解之后,就足够让宇航员在太空生活22天 。
不过空间站里面的水不能够完全用于制造氧气,因为宇航员的日常生活和工作也需要用到水,所以,水是非常珍贵的资源 , 必须要有效的循环利用,所以在太空中宇航员所采用的方法就是废水回收 , 将宇航员在生活和工作中所产生的废水收集起来,也有一些排放在空气中的水蒸气,通过冷凝的方式来收集 。
水的循环利用与氧气补充物质可确保氧气供应
只要可以将废水回收做得好,再将这些废水通过蒸馏分离等过程之后,就可以重新转化为饮用水,这样一来国际空间站之内的水就可以不断的被循环利用 。国际空间站里面还有一个完善的环境控制以及生命保障系统,有了这个系统就可以有效的清除宇航员所产生的二氧化碳硫化氢以及其他的废气,由此给宇航员提供一个更适合的气压以及空气比例,确保宇航员在外太空的身心健康 。
除了用电解水的方式获得氧气之外,空间站里还准备了一些直接加压的氧气罐以及固体燃烧氧气发生器,这样也可以给在太空的宇航员们提供充足的氧气供应 。
因为国际空间站要获得氧气的主要方式就是电解水而水里蕴含的氧气非常多,一升水电解之后可以生成620升氧气,而一个人每天只会消耗550升氧气,只需要很少的水量就可以保证宇航员的氧气供应了 。
国际空间站获得氧气可以通过电解水的方式,利用电能将水分分解为氢气和氧气,而电解水所需要的电可以由太阳能电池板提供,其产生的氧气就可以全部用来给宇航员呼吸等用途,而氢气则会变成废气排出 。
地表会定时向空间站输送物资
地面上也会定期的给国际空间站运送各种各样的物资,其中就包括水,一升水可以电解出620升氧气 , 所以只需要确保水的供应,就可以确保宇航员的氧气供应了,日本航天航空探索局,每一次往货运飞船上准备的水包都有大约20吨左右,如果将它完全用于氧气供应的话,一包水完全电解之后,就足够让宇航员在太空生活22天 。
不过空间站里面的水不能够完全用于制造氧气,因为宇航员的日常生活和工作也需要用到水 , 所以,水是非常珍贵的资源,必须要有效的循环利用,所以在太空中宇航员所采用的方法就是废水回收,将宇航员在生活和工作中所产生的废水收集起来,也有一些排放在空气中的水蒸气,通过冷凝的方式来收集 。
因为国际空间站的氧气主要是通过电解水,利用电能将水分解成氢气和氧气,一升水完全电解后可以生成大约620升氧气,满足一个成年人一天的氧气消耗量,加上还会补充水资源 , 所以用不完 。
国际空间站的氧气是通过水分解制造出来的,因为氧气的制造量大于消耗量,所以一直用不完 。
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2、太空空间站的空气是怎么来的?太空空间站中,宇航员呼吸的氧气是通过两种方式产生的 。第一种是直接携带地面氧气罐,第二种则是通过空间站内的化学反应生成 。
一、空间站中的空气
太空空间站中可提供人们呼吸的氧气含量可以说是几乎没有,但是为了保障宇航员在站内的工作顺利进行及外出出舱后维持活动,科学家们想到将地面氧气装在密封储存罐里带上太空站 。谢如今在太空占中空气的来源有两种,一种是用特殊的蓝色罐子直接携带地球上的氧气和混合的二氧化碳 。第二种则是在空间站中通过化学反应产生的气体 。
二、液压式空气
早期空间站中的空气是由氧气与惰性气体进行混合液压在蓝色的气体罐中带上空间站 。也就是说人们在空间站中所呼吸的空气是循环利用的 。不过在这空气中也参加了5%的二氧化碳成分,用于刺激人体的中枢神经 。这种液压式空气的储存量较?。黾臃尚衅鞯闹亓坎焕诔て谑褂?。在循环式呼吸的空气中代谢的废气无法排出,对身体健康也是个不小的威胁 。
三、化学反应制气
目前我们所使用的主要方式是化学反应来制“气” 。主要是通过吸收空间站当中空气的水蒸气与宇航员排出的液体进行电解产生新的气体 。其中氧气可以供人们呼吸,氢气则可以直接排到太空舱外,这种方法在一定程度上可以缓解空气污染,被排出的氢气也可当作太阳能发电的辅助气体 。随着新技术的发展,分子筛技术已经成为如今循环气体的主要方法 。可以通过这一系统对呼吸所代谢出的废气进行有氧化过滤 。利用超氧化钾反应产生呼吸必需的物质,实现氧气的循环供应 。
1、氧气瓶携带氧气
例如美国的天空实验室,纯氧 。
2、固体氧气发生器
用碱金属过氧化合物等化学物质释放氧气,同时吸收排放的二氧化碳(国际空间站由于偶尔会发生太阳能电池板故障,无法给电解水提供足够能源,会采用这种方式供氧) 。
3、电解水
通过吸收站内空气中的水蒸气、宇航员尿液汗液等,进行电解产生氧气 。美国的天空实验室、中国的天宫一号太空站,和平号空间站早期,都有采用电解水制氧 , 氢气可以进行回收参与燃料电池工作,化学反应生电并且生成水 。
太空空间站的特点
空间站特点是体积比较大、结构复杂 , 在轨道飞行时间较长,有多种功能,能开展的太空科研项目也多而广 。
空间站的特点之一是经济性 。例如 , 所有的空间站都不具有返回地面的功能而是在太空接纳航天员进行实验,可以使载人飞船成为只运送航天员的工具,从而简化了空间站的结构 , 既能降低其工程设计难度,又可减少航天费用 。
另外,空间站在运行时可载人,也可不载人 , 只要航天员启动并调试后它可照常进行工作,定时检查,到时就能取得成果 。这样能缩短航天员在太空的时间 , 减少许多消费,当空间站发生故障时可以在太空中维修、换件,延长航天器的寿命 。
增加使用期也能减少航天费用 。因为空间站能长期(数个月或数年)的飞行 , 故保证了太空科研工作的连续性和深入性,这对研究的逐步深化和提高科研质量有重要作用 。
因为空间站里并不是真空的地方,除了失去了重力 , 其实别的地方和我们生活的差不多 。再加上空间站里也设计有一套完整的氧气供应系统,在这个系统当中,氧气是通过电解生成的,该设备每天可以提供12磅的氧气 , 足够6名航天员在空间站中生活,必要的时候可以提供每天20镑的氧气 。
氧气罐和水分解,空间会准备充足的氧气罐,并通过仪器分解水来获得氧气 , 而且还会定期向空间站运送物资和水资源 。
通过飞船往上送一部分压缩的氧气 。空气站中还会有空气再生装置,可以将空气中的二氧化碳以及水分转化成为氧气 。
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3、宇航员氧气来源宇航员氧气来源
1、携带的纯氧氧气瓶,宇航员在飞往太空之前 , 会携带一些氧气瓶 。氧气瓶中都是携带的纯氧,可以保证宇航员在太空的时候,也有充足的氧气供应 。
2、电解水的方法,利用电解水的方式可以产生氧气和氢气 , 氧气可以供宇航员呼吸,而氢气还可以作为燃料 。
3、固体氧气发生器,其实这种装置就是利用了化学反应产生氧气,而不是直接携带氧气 。
宇航员 , 或称航天员 , 全称宇宙航天员,则指以太空飞行为职业或进行过太空飞行的人 。确定太空飞行的标准则没有完全统一 。在美国,以旅行高度超过海拔80公里的人被称为宇航员 。国际航空联合会定义的宇宙飞行则需超过100公里 。到2004年4月18日为止 , 按照美国的定义共计440人,在太空里度过了一共27,082个全体乘员天,在太空中散步共享了98个全体乘员天 。在国际航空联合会的定义下,只有434人符合资格 。
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4、太空舱里的氧气是怎么产生的 太空舱里的氧气通过三种方式产生,一种是地面携带氧气瓶 , 第二种是固体氧气发生器,第三种是通过电解水产生氧气 。太空舱是飞船进入轨道之后航天员工作、生活的场所,舱内不仅有食物、饮水等生活装置,还有科学实验仪器设备 。
太空舱里的氧气是怎么产生的
nbsp; 大家都知道 , 太空中是没有氧气的 , 那么太空舱里的氧气是怎么产生的呢?其实,太空舱中的氧气是可以从地面上携带的,直接氧气罐即可 。同时,太空舱中还有固体氧气发生器,它就是用碱金属过氧化合物等化学物质来释放氧气 , 并同时吸收二氧化碳 。
nbsp; 此外,太空舱中还可以通过吸收站内空气中的水蒸气以及宇航员的的汗液、尿液等,进行电解而产生氧气 。在美国的天空实验室、中国的天宫一号太空站以及品号空间站早期都有采用电解水制氧的应用 。
太空舱的构成
太空舱的构成主要包括轨道舱、逃逸塔、留轨舱、返回舱四个部分 。其中轨道舱是一个多功能厅,这里集工作、吃饭、睡觉、盥洗和方便等诸多功能于一体;逃逸塔是保飞船万全的部分;留轨舱是航天员的家;返回舱是航天员的驾驶室 。
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5、航天员在空间站工作时呼吸的氧气通常从哪来 宇航员在太空的氧气怎么来…1、首先需要让宇航员在太空中生活工作(空间站) , 除了长期维持必要的生存环境、物质、水等 , 空间站里的氧气也是必须要考虑在内的生存因素 。如果光是靠存储氧气来实现空间站内部的氧气输送和供应的目的,是非常有限而且困难的,毕竟大量存储氧气就是一大难点和具有一定风险的 。因此,目前空间站获取氧气的方式是电解水的方式 , 即利用电能将水分解,电解水能够产生氢气和氧气,其产生的氧气就用于宇航员在空间站内的呼吸用,而氢气则会当废弃排出 。而空间站里的电能又是取之于太阳能电池板,所以用于电解水的电能的来源取之不尽 。
2、其次,空间站的水除了用于电解出氧气之外 , 航天员也是需要补充水分的 , 因此 , 水的来源和利用问题也是需要考虑在内的,毕竟,空间站上的存储水的空间也是有限的,除了定期的依靠地面的供给(货运飞船等运输),还有就是实现站内的废水回收和循环利用,达到站内除了制造氧气真正消耗水之外,大部分水是处于不断循环状态的,因此 , 加上地面定期对空间站的补给外 , 空间站内的氧气供应可以说是源源不断的 , 用不完 。
【航天员的氧气来自哪,国际空间站的氧气是怎么来的?为什么一直都用不完?】 3、宇航员在船舱外的作业所穿的宇航服为了满足宇航员呼吸需要的氧气,则就是靠的是宇航服里的生命维持系统的氧气罐和氧气循环扇等实现宇航服内宇航员的氧气需求 。