國際空間站源源不斷的氧氣,原來跟尿液有關,科學家太牛了!

其實宇航員在空間站呼吸的氧氣,跟尿液還有一定的關係,想不到吧,看完不得不佩服科技人員的智慧!

我們人體所需的能量其實是來源於糖類的有機分解,在人體新陳代謝的過程中,氧氣起到了至關重要的作用,是生命的必須體,一個人無論你處於何種狀態,何種環境,都離不開對氧氣的消耗,包括宇航員也是如此

外太空距離地球大約370千米,那是一個真空的環境,沒有人類所需的氧氣,但是宇航員在空間站的每分每秒,肺部都在呼吸,心臟也在跳動,如果是短期逗留,還可以從地面帶著氧氣上去,要是長期在太空工作和生活,就需要源源不斷的氧氣,那這些氧氣又從何而來呢?

國際空間站源源不斷的氧氣,原來跟尿液有關,科學家太牛了!

什麼是國際空間站

既然你提到這個問題,我們首先來了解一下,到底什麼是國際空間站,宇航員為什麼可以長期在上面生活呢?

目前在軌執行最大的空間平臺就是國際空間站了,人類可以在地球軌道的空間站長期工作和生活,還能夠在微重力的環境下提供各種科研實驗,

從1998年開始建設,耗費十年時間,才完成的建造任務並投入使用,這也是涉及國家最多的空間國際合作事務了

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參與國際空間站建設的國家有16個:美國,俄羅斯,比利時,巴西,加拿大,丹麥,日本,法國,挪威,德國,義大利,瑞典,瑞士,英國,荷蘭,西班牙

空間站的建設複雜而艱難,國際空間站是很大的,長就達到了108米,寬88米,軌道的高度為397千米,載人艙的大氣壓跟地球表面也是相同的

國際空間站的裝置都是從地球一點一點運送到太空拼接起來的,總質量大約達到了420噸,太陽能電池陣列長度73米,8個太陽能電池能夠提供75至90千瓦的發電功率,加壓體積為916立方米,可居住的體積達到了388立方米

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大約可以容納6-7人,甚至可以在上面居住1年,那麼長期居住在真空的環境下,又如何提供氧氣呢?不可能一直讓地面人員運送吧!那樣會增加風險和成本!

人體每天的耗氧量

我們普通人在休息的時候,每分鐘大約需要呼吸7到8升的空氣,那麼一天下來,呼吸的空氣總量就達到了1。1萬升

國際空間站的裝置都是從地球一點一點運送到太空拼接起來的,總質量大約達到了420噸,太陽能電池陣列長度73米,8個太陽能電池能夠提供75至90千瓦的發電功率,加壓體積為916立方米,可居住的體積達到了388立方米

休息時人體的耗氧量就會減少,因為新陳代謝率降低了

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國際空間站的氧氣首先可以從地面攜帶,長期運送成本又太大

國際空間站處於一個真空的環境,上面是沒有氧氣的,所以剛開始肯定是會從地球攜帶氧氣上去的,但是不能長期如此,只能短暫解決

可以用補給物資的飛行器,給空間站運送氧氣,每次太空梭升空的時候都是有任務的,需要把航空物資運送到太空,

呼入時氧氣佔了空氣總量的20%,撥出的空氣又有15%的氧氣,換算下來人體每次呼吸就會消耗掉空氣中5%的氧氣,而且還會轉換成二氧化碳,一個人一天下來,大約需要消耗掉0.5立方米的氧氣,約等於550升

宇航員還可以透過無人宇宙飛船來獲取物資的補給,比如俄羅斯的進步號就是無人貨運宇宙飛船,它會定期向空間站運送物資,包括食品,貨物,燃料,裝置儀器等

空間站的物資總有消耗完的一天,所以時間差不多了,就會把航天員所需的生活用品,包括氧氣罐,還有固體燃料氧氣可以提取氧氣給宇航員使用,

其中就有很多液態氧氣,這些液氧可以昇華出很多氧氣來的

而且氧氣運送也是比較困難的,氧氣提純也存在危險性,大量囤積純氧到空間站也是有很高的風險

最有效的辦法就是電解水,雖然水資源稀缺,但是可以回收再利用

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空間站的工作人員,之所以能夠源源不斷的獲取氧氣,最根本的辦法就是透過電解水來提取氧氣,宇航員消耗最多的就是氧氣了,甚至比食物還要多

小學時候透過課本我們就知道,植物吸收二氧化碳,通過了光合作用就能釋放出氧氣,但是你要知道太空是根本沒有植物的,想要呼吸氧氣,就得透過水來電解

水也是可以電解出氧的,多運送些水不就好了嗎?這根本不現實,成本太高了,但是科學家想到了更好的解決辦法

H2O,它含有氫氣和氧氣

但是有的人會說太空中的水資源是非常珍貴的,人喝都不夠,哪還有這麼多來電解,

我們也無需擔心空間站上有沒有電能的提供,因為太陽能電池板就能解決,透過太陽能發電,就能把水分解成氫氣和氧氣,初中化學就知道水是

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這一套裝置可就厲害了,他可以把廢物回收再利用,甚至還可以回收大便中的水分,透過回收的尿液,經過處理後完全可以飲用

宇航員會把空間站,所有能夠回收的液體進行收集,然後採用這套淨化裝置提出水分,水得到了迴圈再利用,然後就可以電解氧氣了,

科學家早就想到了,他們發明了一套通用廢物管理系統,也就是俗稱的太空馬桶

總結:所以宇航員能夠在空間站長期的工作,還能源源不斷的獲取氧氣,最有效的辦法就是水資源回收再利用,然後透過電解把氧氣分解出來,這樣就可以保障空間站有足夠的氧氣了,光靠補給是不能維持空間站的正常運轉的,迴圈利用就是最佳的解決方式

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空間站這一套再利用回收系統,每天都會把宇航員的尿液,汗液和廢水進行回收處理,

一升水就能電解出620升的氧氣,宇航員每天大概消耗550升,完全可以保障他們自由自在的呼吸

還有開頭提到的氧氣的獲取跟尿液也有一定的關係,因為尿液中含有大約95%的水分,所以尿液回收出來的水分佔比很高,就可以電解成氧了,

在太空生活氧氣和水都是最重要的,化學方程式表明,水分子是由一個氧原子和兩個氫原子組成的,透過電解就能把氧分子分解出來了,但是剩下的氫原子怎麼辦呢?專家想到把氫原子和宇航員撥出的二氧化碳再次組合,又可以得到水和甲烷,水可以用於補給,甲烷則成為了廢物,排到了空間站之外