3名航天员每天要1650升氧气，执行180天任务所需的氧气从何而来？

近几年我国的科技发展令全世界都叹为观止，而到现在，神舟14号的三名宇航员已经在太空生活5个多月，为期半年的任务已经接近了尾声。

然而他们在太空的的一举一动引得所有人的，很多人好奇他们一天的生活，也有人好奇他们是如何执行的任务的。

大家都知道外太空是真空的环境，根本没有人类赖以生存的氧气，所以大家有没有想过如此长的工作周期，需要如此庞大的耗氧量，3名航天员在空间站生活时，每天所需1650升氧气，执行180天左右的任务需要大量的氧气，那这些氧气从何而来？他们的氧气是如何能够维持半年的？

根据研究结果表明，每名宇航员每天的耗氧量大约为0.9千克，约等于630升的氧气，所以一天下来对氧气的需求量大约为1800多升。

而为期180多天的任务周期，算下来共需要34万升的氧气，而神舟13号任务半年时间的耗氧量为29.7万升，这么庞大的需求量，可不是靠氧气储存容器就能解决的，那么宇航员在外太空如何获取氧气呢？

空间站的氧气来源

载人航天并非是一件新鲜的事物，不管是国外还是国内都有着多年的探索和经验。

然而在以往的航天飞行任务中，飞行器内航天员数量较少，飞行时间较短，所以一般采用非再生式的供氧技术，这种技术氧气属于消耗性的，随着飞行时间的加长，氧气储存只会越来越少。

在三位宇航员前半年周期的条件下，氧气的需求量巨大，非再生式的供氧方式显然是不可行的。

而地球上的氧气循环系统主要是靠植物的光合作用，植物可以吸收二氧化碳并释放氧气，以此维持地球上的氧平衡。

地球空气中的氧气占比大约为21%，然而空间站的环境条件和大小显然是无法运用植物来维持平衡的。

所以我国的科研人员为保持宇航员长期执行任务而运用了可再生的供氧技术。

当前空间站的供氧基本可以分为三种方式，分别为氧气发生器、高压氧气瓶和固体燃料氧气发生器，下面我们来逐一了解一下。

氧气发生器

运用氧气发生器是各国在执行空间任务时实现可再生供氧技术最常用的供氧手段。

氧气发生器简单来讲就是制氧机，一般情况下会采用电解水的方式将水中的氢元素和氧元素分离出来，然后产出氧气。

这一知识点我们在初中化学早就学过，但这看似简单的问题在空间站中却要先解决下面两个问题。

第一个问题是水的化学方程式是H2O，氧气的化学方程式是O2，所以用水制成氧的比例为2:1，那么首先就要解决水源问题。

第二问题是，被分解出来的水除了释放氧气，还会释放出双倍的氢气。这些氢气怎么处理呢？

要了解第一个问题，首先要知道，其实电解水对水的需求量要求并不大，一般情况下一升的水就可以产出600多升的氧气，同时在外太空，没有大气层的阻隔，太阳能电池板对太阳能量的转化效率会更高，所以用电问题也不会太发愁。

在空间站中，一般水都是储存在水包之中，一个水包能够储存20升的水，能够为宇航员提供20多天的氧气。

而空间站上的水循环系统，可以对人体呼吸出来的水分及代谢出来的水分进行回收转化再利用，经过层层的净化，完全可以达到饮用水的标准。

所以水源的问题也就可以解决了，目前通过水循环系统，转化率可达到80%。也会通过补给货运飞船进行补充。

而第二个问题氢气其实可以和人体呼出的二氧化碳相互结合，又可以生成水，可以说在这里将氧元素的利用发挥得淋漓尽致。

最终生成的氧气并不会直接被使用，一般会与氮气相结合再提供给宇航员呼吸，为什么要有氮气结合？

一方面是要努力模拟地球上的大气环境地球上的水循环模拟器，另外一方面纯氧的危险性较高。

就如曾经的美国阿波罗1号。一个简单的电器接头所摩擦出来的火花，竟瞬间引爆了整个航天舱，所以在纯氧的环境下，一个小小的电火花，就可能造成不可估量的安全事故。

由此之后，各国的航天时间中都会混合一定比例的氮气来模仿地球环境中的氧含量。

高压氧气瓶

高压氧气瓶想必大家并不陌生地球上的水循环模拟器，宇航员在执行舱外任务时，空间站中的氧气自然是无法覆盖到的，所以这种情况下会用到高压氧气瓶。同时一些身体情况等特殊原因，也可能会用到高压氧气瓶。

和潜水、登山使用的氧气瓶不同的是，太空中使用的高压氧气瓶一般为复合材料，重量较轻，结构稳定，储存量较大，为宇航员执行一些特殊任务时提供了氧气保障。

固体燃料氧气发生器

顾名思义，该装置是通过固体燃料发生化学反应而产生氧气。

一般会在燃料罐中将装有铁粉和粉状氯酸钠加热到600℃的高温，这种情况下两者相互反应就可以分解成氯化钠和氧气。

这样便可以用较小体积的设备而产生大量的氧气，虽然有这样的优点，但其操作比起电解水还是要麻烦的，所以一般情况下是在太阳能电池板发生故障时才会使用固体燃料氧气发生器。

这种方法也被广泛应用于飞机舱内气压过低时的应对方法，更是被人们称为“氧气蜡烛”。

所以说宇航员在空间站中主要靠氧气发生器来维持人体的氧气需求，而高压氧气瓶和固体燃料氧气发生器，则作为应急辅助使用到。

再生生保系统

在地球上随处可见的水分和氧气都是维持人体生命特征的基础，而在外太空这些东西却十分稀有，而通过运载火箭运输的方式成本太高，过程太复杂。

所以需要打造一套系统来实现氧气的制造，尿液、汗液等水分的回收再利用，以及对排出的有害气体进行转化。

这套可再生的循环系统中除了上述文章中讲到的氧气循环系统。还包括了二氧化碳去除子系统、微量有害气体去除子系统、尿处理子系统、水处理子系统和二氧化碳还原子系统。

一位美国的宇航员曾这样说。 “今天的咖啡是用昨天的尿液冲泡的”。

虽然这是一句玩笑话，但其实这些水没有一点可担心的，空间站中的尿液处理系统采用了最先进的液压蒸汽蒸馏技术，设备会将尿液中的水蒸气蒸馏出来，而后冷凝成蒸馏水，再通过一套完整的净化过程。

可以说这样的水比我们平时的家用水还要干净，所以要打破的主要是心理障碍，而宇航员作为高精端人才，有着极强的心理素质和适应能力。

而要完成长期的载人飞行任务，空间站中则需要一套完整的循环系统。

一套完整的再生生保系统非常复杂，从之前美国和俄罗斯的航天事件中可以看出，这套系统投入成本高，技术难度大。

而我国在上个世纪80年代开始，在国家的支持下，开始研发再生生保系统，如今我国已经能够在空间站中形成一个小型的生态圈，实现资源的回收再利用，部分关键技术和设备甚至在世界处于领先地位。

简单来说，整套再生生保系统，不仅要满足氧气和水的供应量，还需要将空间站内的有害气体去除并转化，保证宇航员太空环境中生活和工作得安全舒适，同时也要实现能量利用的最大化。

中国空间站中的再生生保系统，已经实现了氧气的100%循环再生，水分的80%循环再生。

可别小看这个指标，这不仅可以减轻火箭发射时的重量，提高火箭发射时的安全性和稳定性，为实现多人长时间执行任务提供强有力的保障。

还可以减少补给舱发射的频率，留出更多的空间为宇航员传送其他保障物资和实验材料。

一般情况下，航天员的生活物资会通过天舟号火箭飞行器提前运送到空间站以保障航天员的基本供应。

目前我国仍在深入研究再生生保循环系统，未来还会不断提高水循环的回收效率，同时会运用新技术实现食物的再循环，提高空间站内能源及物资的转化效率。

这样便可以为我们未来在月球上建立空间基地或飞往火星等周边行星探索提供更强有力的保障。

今年上半年神州13的航天任务已圆满完成，而当前神舟14的任务周期也已接近尾声，依靠着这套再生生保系统，我国已经实现了第二次半年周期的航天任务。

当前我国的空间站虽然还处于初步建设阶段，但随着我国航天事业不断发展，一次次的航天举动和科研成果令世界所有国家都为之赞叹，希望未来的航天成果能够不断的造福人类。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。