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空間站的氧氣為何十幾年還沒耗盡,你知道原因嗎?
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學好數理化,太空沒氧別害怕!
眾所周知,水、氧氣、食物是人類生存必不可少的三個條件,而空間站本身是不具備這三個條件的,所以就需要人為去創造這三個條件。水和食物還相對簡單,可以由天舟系列火箭運送到空間站,
那麼太空站所需的氧氣又從何而來呢?
空間站中的氧氣並不是由天舟系列火箭或神州飛船直接運送到空間站的,而是透過空間站本身的製氧裝置所產生的。
其實製氧裝置的製氧過程非常簡單,每天只需要兩瓶水,在運用初中化學所學到的電解水原理,將
水電解成氧氣和氫氣,其中所產生的氧氣,
就可以滿足一名航天員一天所需要的氧氣了。
而所其中產生的氫氣,會與宇航員所撥出的二氧化碳進行反應,生成甲烷和水,最後再將沒用的甲烷氣體排放出空間站內,並將產生的水重新收集起來,迴圈進行電解水反應。
所以說在空間,只需要兩瓶水就可以滿足宇航員所需的氧氣了,而神州十二號三名宇航員在空間站,三個月也僅僅只需要消耗810瓶水,相當於405升水。
看到這裡很多朋友非常疑惑,為何不直接送氧氣到空間站呢?這樣不更簡單麼?
1967年阿波羅1號三位宇航員,在地面測試純氧艙時,因突發火災而犧牲。
1970年4月13日,美國阿波羅13號飛船前往月球的途中,2號氧氣罐突然爆炸,並且造成1號氧氣罐損壞。宇航員所處的指揮艙迅速陷入氧氣不足、缺水、缺電的境地。
而之所以送氧氣到空間站,就是為了防止悲劇重演:
首先想要將氧氣運輸到空間站,就需要將氧氣儲存在密閉的容器裡,而想要一次性多運輸一點,還需要將氧氣液化,其過程是十分繁瑣的。同時還要保證這一過程在高壓低溫的環境下進行。所以運送氧氣和運送水相比,運送氧氣的難度更大一些,整體下來並不划算。
其次氧氣是易燃易爆氣體,在運送途中一旦發生意外洩漏事故,非常容易引起火災,從而釀成不可估計事故。即便是在運輸到空間站途中沒有危險發生,但是空間站儲存氧氣用的氧氣罐,不但體積大佔用空間,還要時刻擔心氧氣罐發生爆炸。
綜合來講,無論是我國空間站所需要的氧氣還是國際空間站所需要的氧氣,都會選擇運送水到空間站,而不會選擇直接運送氧氣的,畢竟水無論是在穩定性,還是安全性上都具十分符合空間站的所需,同時水也更加方便儲存,進一步節省空間站的空間。
航天員每天在空間站所需要的氧氣其實並不是很多,而且不能直接使用電解出來氧氣,畢竟純氧環境下會引發醉氧等狀況發生。所以就需要將製作好的氧氣與氮氣等其他氣體相按照一定比例進行混合,然後才會提供給宇航員呼吸。
正常人一天呼入的空氣量大約是1。1萬升,而空氣在呼入時氧氣含量是22%,撥出時氧氣含量是15%左右,也就相當於我們人體每天需要的氧氣量大概為550升,第一瓶水電解後所形成的氧氣大概是300升,也就是說兩瓶水就夠一個人生存所需的氧氣啦。
並且電解水產生的氫氣,又可以消耗掉宇航員產生的二氧化碳再次形成水,再加上宇航員日常生活中產生的廢水以及尿液,都可以收集起來透過電解水產生氧氣,從而使得空間的資源可以迴圈使用。
總的來說,空間站的氧氣之所以沒有耗盡,主要就是因為電解水可以獲取氧氣而導致的。而空間站除了用電解水這種方式獲取氧氣外,還會儲存一定量的氧氣罐,以避免電解水裝置突然發生故障,而造成的氧氣短缺。
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