人的呼吸作用会消耗大量的氧气
这样算来,一名宇航员要在空间站正常生活至少需要约550升的纯氧。而三名宇航员,每天就需要至少约1650升的氧气。
由于神舟十三号、神舟十四号的航天员,在轨工作时间都长达180天,所以就导致氧气消耗量累加起来还是非常多的。这样的话,传统航天飞机的供氧装置,就不太适用了。
一般来说空间站的氧气主要有三个来源,分别是氧气发生器、高压氧气瓶以及固体燃料氧气发生器。
宇航员在轨工作的时间越来越长
首先氧气发生器指的就是制氧机器,这种机器会通过电解水的方式,将水中的氢元素和氧元素成功分离,然后再生产出氧气。
从国际空间站和我国空间站的反馈来看,电解氧是目前公认的最具合理性的空间站氧气补给技术,而俄罗斯早在1986年和平号空间站建造的初期就已经进行了相关的验证。
电解氧装置主要包括了电解芯体、氢水/氧水静态水气分离器、蓄能水箱、循环泵、氢氧压力平衡阀等组件,各国制造的都有所差异。
美国空间站当中的电解氧装置结构
比如国际空间站上美国电解制氧装置,就采用的是固体聚合物电解质水电解和动态水汽分离的技术方案。
至于我国的电解制氧装置研究时间,则要稍微落后于美国和俄罗斯,真正开始于上世纪九十年代。
在科学家的努力之下,该装置于2006年完成了3人乘组连续供氧62天的验证试验。并且在6年之后,顺利完成在轨飞行验证。
电解氧装置的基本原理
此外,电解氧的制氧性能也非常的强大,一升水就可以电解出622升氧气左右,能够满足一名宇航员的基本氧气需求。
当然,如果180天任务所需的水全靠空运也是非常麻烦的,所以空间站上还有回收循环系统。
比如航天员呼出的水蒸气能够通过冷凝装置进行回收,而他们的尿液则可以利用环控生保系统来回收。在这种充分回收利用的情况下,空间站里的水源可以及时得到补充,在其中形成良好的循环。