被困于密闭空间易导致严重后果
如果空气中的二氧化碳过多,肺泡中的二氧化碳分压随之上升,由于动脉血气分压与肺泡是平衡的,这时候动脉血液会因为溶入更多二氧化碳而呈酸性。大脑监测到这个情况,会指令呼吸系统更加急促地呼吸,从而导致更多二氧化碳进入血液,这就是危险的高碳酸血症。研究表明,在正常气压下,人只需要在二氧化碳浓度为3.5%的环境里呆上15分钟就可以出现意识丧失,随着时间的推移和二氧化碳浓度的上升,人会因二氧化碳中毒而死亡。
二氧化碳中毒
宇宙飞船和空间站都是狭小的密闭空间美国为阿波罗计划所打造的指令舱,其容积为6.2立方米(加压容积10.4m³),设计为3名宇航员生存14天;阿波罗登月舱可容纳体积为4.5立方米,设计为2名宇航员生存最多75小时;俄罗斯联盟号MS飞船的轨道舱和返回舱的内部空间为10.5立方米,设计为3人生存10天;神舟飞船返回舱的内容积大约为6立方米。由此可见,各国打造的载人航天飞船其内部空间都是极其狭小的。
即便是为宇航员长期逗留、保障其长时间生活的空间站,它内部的空间也非常有限。前苏联和平号空间站曾创下一人驻留437天的纪录,但它的内部加压容积也仅有350立方米;而目前在轨运行的最大航天器国际空间站,其可居住容积为388立方米、加压容积916立方米,用以保证6名宇航员长期驻留。
国际空间站内部并不宽敞
在如此狭小的空间里长期生活并不是一件惬意的事,由于设备故障,国际空间站的二氧化碳浓度一度达到1%。机组人员在8个小时内经历了头痛、嗜睡、精神迟钝、情绪波动和睡眠中断。宇航员们不可能打开窗户出去透透气,因此在太空飞行中,我们不仅要考虑充足的氧气供应,还需要从空气中滤除二氧化碳。
飞船的生命保障措施如果飞船仅仅计划作短时间的太空飞行,它只需要携带压缩氧气罐就能满足需要。而对于空间站这样的长时间飞行器,则大多采用制氧机(OGS)电解水的办法来生产氧气。在将宇航员的生活废水以及从空气中过滤的水气进行处理后,可以利用太阳能电池所产生的电能来分解水,产生的氢气排出飞船,氧气用于呼吸。
水的电解
除了利用电解水来满足大多数氧气需求外,空间站还利用液态氧推进剂和固体高氯酸锂罐作为备份。高氯酸锂燃烧可以生成气态氧气,每一个罐可以为一名乘员提供一天的应急氧气需求。