随着神舟十九号任务的启动,中国空间站的建设不得不说,迈入新阶段。
这件事情对于我国来说,确实是一个好消息,但此时也有不少人发出疑问:3名宇航员半年用近30万升氧气,面对这样棘手的问题,为何还没用完?
其实对于这个问题,要从三个角度来说:
电解水制氧技术
电解水制氧技术,是神舟十九号空间站内主要的氧气来源。
它通过分解水来产生氧气,并能持续性地为宇航员提供充足的氧气,它的原理较为简单,将水电解成氧气和氢气,其中氧气用于宇航员的呼吸,而氢气则被排放到舱外,或与其他设备相结合使用,相较于传统的氧气罐供氧,电解水制氧技术不仅高效持久,还能有效减轻空间站的重量负担。
这种技术,有两个关键优点:持续性供氧、节省空间资源。
由于电解水设备无需频繁补充原材料——仅需适量的水便可源源不断地产生氧气,因此可避免一次性氧气瓶等传统供氧方式的浪费问题。
同时,这项技术能极大地节约空间站内宝贵的储存空间,使航天员在狭小的舱内依然能够获得舒适的生活环境。
在长时间驻留的太空任务中,电解水制氧的持续供氧能力尤为重要,因为宇航员需在高压力环境下完成密集的科研任务,而供氧的充足与稳定正是他们高效工作和健康生活的保障。
以神舟十九号的半年任务为例,3名宇航员每日的氧气需求量约在600升左右,因此在总计180天的任务中,合计消耗的氧气可达约30万升,而电解水技术的持续产氧能力正好满足这一需求,不必过度依赖外部补给。
此外,这项技术还可根据宇航员的不同活动强度调整产氧速率,从而更加高效地利用资源。
固体燃料氧气发生器
这是一种独立于水电解系统的备用供氧方式,适合在特殊情况下使用。
这些氧气发生器通过高温分解固体化合物(如过氧化钾、氢氧化钾等)来释放氧气,是电解水制氧技术的有效补充。
在太空站的环境下,固体燃料氧气发生器发挥两个关键作用:一是作为电解水系统出现故障或维修时的备用供氧手段,二是为特殊情况下提供应急氧气。
固体燃料氧气发生器设计紧凑,可储存多达几个月甚至数年的氧气,一旦启动,能够立即释放氧气并维持一段时间的供氧需求。
因此,在神舟十九号任务中,这一设备被视作“最后的生命保障线”,有效保障宇航员在紧急情况下的氧气需求。
如如果电解水制氧系统发生意外故障,固体燃料氧气发生器可迅速启动并释放氧气,确保宇航员能够安全撤离或等待故障修复。
此外在高强度的科研或任务执行中,宇航员的氧气消耗量可能急剧增加,此时可使用固体燃料氧气发生器进行短时间的供氧补充,以减轻电解水系统的负担。
这种应急供氧装置还具备很高的稳定性和可靠性,即使在极端环境下仍能稳定工作。
由于其氧气释放速率稳定,且不依赖电力,使固体燃料氧气发生器成为太空任务中不可或缺的备用保障。
与电解水制氧技术不同,它无需依赖任何液态物质和复杂的电力系统,特别适用于极端条件下的供氧需求,在神舟十九号空间站的半年任务中,固体燃料氧气发生器被安排用于突发性应急任务,进一步确保供氧系统的万无一失。
二氧化碳处理装置
在密闭的空间站环境中,宇航员的呼吸会不断产生二氧化碳,若不及时处理,会引发高浓度的二氧化碳聚集,从而对宇航员的身体健康构成威胁。
因此二氧化碳处理装置成为空间站内重要的生命支持系统之一,神舟十九号的二氧化碳处理装置采用高效的吸附和分离技术,能够持续性地去除舱内空气中的二氧化碳,保持空气成分的健康稳定。
这一处理装置的工作原理是通过化学吸附剂(如氢氧化锂)吸收二氧化碳,并将其转化为无害气体排放到舱外。
这种方法既能高效分离二氧化碳,也不会产生过多废弃物,此外神舟十九号的二氧化碳处理装置还采用了“闭环再生”技术,使吸附剂在达到饱和后能重新释放并回收二氧化碳,进而再次利用,减少对新吸附剂的依赖。
二氧化碳处理装置在神舟十九号任务中的应用,不仅保障宇航员的健康呼吸环境,也进一步提高空间站的氧气利用率。
在太空任务中,氧气是宝贵的资源,如果二氧化碳处理装置能够将二氧化碳高效清除,那么氧气消耗量将会显著降低。
在神舟十九号的任务中,二氧化碳处理装置配合电解水制氧系统形成一个相互依存的生命支持循环系统,从而将氧气和二氧化碳的平衡控制在合理范围内。
这样一来,空间站内的氧气不仅得到高效利用,而且能够稳定供应,极大提升任务的生命保障水平。