“三十万升”这个数字足够震撼,六个月的太空任务,三位航天员需要消耗的氧气量,竟相当于地球上一个小型工厂,几个月的产量。
庞大的数字背后,隐藏着我国空间站最核心的技术难题之一,在资源匮乏的太空中,保障航天员的呼吸自由。
问题的答案关系到我们空间站的现状,也暗示了未来深空探索的无限潜力,从天和核心舱发射升空的那一刻起,我国空间站的建设就不只是一个工程项目,而是一个国家实力的象征,一个民族梦想的载体。
二十一位航天员的入驻,见证着我国航天事业的迅猛进展,更标志着我国于太空探索领域,关键步伐的迈出。
01中国空间站的氧气供应“秘诀”
在空间站这个远离地球的地方,环境控制系统特别重要,它就像空间站的控制中心和动力源,确保舱内环境稳定,保护航天员的安全。
氧气的供应和循环是这个系统中最关键的部分,也是最难克服的技术挑战之一,在400公里高的轨道上,空间站里没有外界提供的氧气,所有东西都得靠站内的循环系统来维持。
在有限的资源状况中,要持续制造氧气,有效清除航天员呼出的二氧化碳,来保持舱内空气清新,是需要一套精密,还可靠的解决方法。
这套方案的成败,直接关系到空间站任务的成败,也关系到中国航天事业的未来,空间站的环境控制系统不是一蹴而就,是经过了多年的技术积累,还有反复试验。
它需要应对各种极端环境的考验,剧烈的温差、高强度的辐射、以及微重力环境下的特殊物理现象。
系统还要兼顾可靠性、安全性、以及经济性,在有限的重量和空间限制下,实现最佳的性能。
02多元氧气生成策略
中学化学课本上的一个简单公式,H₂O,却蕴含着解决太空氧气难题的关键,电解水这个简单的化学反应,成了空间站供应氧气的关键技术。
电流作用于水分子,其中氧气可供宇航员呼吸用,过程简单易懂又效率高,实用性极强。
可获取的数据显示,只要太空站拥有充足的水资源,就能持续不断地制造出氧气,无需再从地面补给氧气。
在太空中,水是比黄金还珍贵的资源,为了持续电解水制氧,建立了一套完整的水循环系统。
航天员的饮用水、生活用水,以及实验产生的废水,都会被收集起来,经过净化后再利用,这种“变废为宝”的循环利用方法,能最大程度节省宝贵的水资源,还保证了电解水制氧的持续运行。
发生器通过燃烧专门研制的固体燃料,产量不高,但在电解水系统出问题时,它能快速提供氧气,确保航天员的安全,“双保险”的策略,最大限度地提高了空间站氧气供应的可靠性。
氧气供应有两套系统保驾护航,固体燃料氧气发生器和电解水制氧系统,两种技术相互补充,共同保障了空间站氧气供应的稳定性和安全性。
电解水制氧效率高、可持续性强,是主要的氧气来源,而固体燃料氧气发生器,作为备用方案,在紧急情况下提供关键的氧气补给。
03“变废为宝”在未来的技术展望
航天科技着眼于未来,不断探索更先进的二氧化碳处理技术,固体氧化物电解技术,可以直接电解二氧化碳,将转化为氧气,实现真正的“变废为宝”。
技术要是能够在空间站上得到应用,将进一步提高资源利用效率,并为未来的深空探测,提供可持续的生命支持方案。
现有的电解水制氧技术已经相当成熟,但我们的航天科技并没止步,科研人员正在积极探索更高效、更节能的电解技术。
改进将进一步提升电解水制氧的效率,降低能耗,为空间站的长期运行,提供更强大的支持。
未来更加先进的电解技术,有望在空间站上得到应用,实现更高的制氧效率,和更低的能源消耗,除了传统的物理化学方法,生物制氧技术也展现出巨大的潜力。
利用藻类或其他微生物的光合作用,可以将转化为氧气,同时还可以生产食物,形成一个更完整的“太空生态圈”。
空间站这个封闭而微小的生态系统中,水的循环利用和氧气的再生循环,与地球的自然生态系统,有着颇多相似之处。
资源循环利用方面的实践,空间站的闭环生态系统,让长期太空任务不再那么依赖地球的补给,为未来的太空探索提供了可持续的样本。
长期太空任务的成功,离不开先进的航天技术的支撑没,生命维持系统到通信导航系统,每一项技术都至关重要。
建设运营,我们积累了丰富的技术经验,为未来更复杂的太空任务,我国的航天科技在世界宇宙探索中,发挥了重要作用。
世界各地的太空项目,都从中国的技术成果中受益,还与其他国家合作,共享数据和资源,为全球航天事业贡献力量。
中国航天科技的进步,不仅服务于中国自身的太空探索事业,也为全球宇宙探索做出了贡献,国际合作提供了平台,也代表了我们自信和开放态度。
我们有理由相信,在不久的将来,人类将在太空中,建立起真正的“太空家园”,实现更远大的宇宙探索目标。
信源:央视新闻2024年10月30日,关于120秒高燃回顾神舟十九号发射全程