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180天太空之旅,航天员所需资源如何保障?

发布日期:2026-01-01 04:37点击次数:132

开头的话

2021年,我国三位航天员在空间站生活了半年,据知,他们每天需要大约1650升氧气。

在距离地面400公里的太空中的空间站,不仅要应对空气极其稀薄的问题,还要解决缺氧和淡水短缺的难题。

那么,宇航员要飞上天,需要哪些资源呢?

太空站里的食物是从哪里来的呢?其实,这些食物主要是通过货运飞船从地球运送过去的。有时候,宇航员也会在太空站里尝试种植一些简单的蔬菜,比如生菜,来丰富他们的饮食。这样,他们既能吃到从地球上带来的美味佳肴,也能享受到自己亲手种植的新鲜蔬菜。

为了补充能量,食物对宇航员来说非常重要。在地球上,我们很容易就能保存食物,但在太空中又该怎么做呢?

当人类第一次进入太空时,因为缺乏经验,为了保证宇航员的安全,只能小心地将所有食物做成半流质的管状包装。

在影视作品中,你常看到宇航员拿着像牙膏一样的东西吃东西。其实,里面装的是被打成糊状的肉和蔬菜。

可想而知,当各种食物混在一起时,味道肯定不好,几乎没有任何口感。除了流质食物,一些固体食物也可以带上太空。

有些国家把固体面包或压缩饼干切成小块,装进小包装里,让宇航员一口就能吃完,不会留下残渣。不过,这种食物虽然方便,但口感比较硬,不是很好吃。

随着越来越多的国家开始探索太空,宇航员们也开始尝试来自不同国家的太空食品。渐渐地,大家发现,在太空中吃饭其实不必过于担心。

因为重力原因,一些汤汤水水的食物在宇航员的菜单里就占不了位置了。所以,新一代宇航员开始更注重食物的营养搭配和口感。

为了满足宇航员的需求,国际空间站还特别允许他们带上从地球上买来的食物,但有个条件,就是不能带那种容易四处飘散的流质食物,还有就是味道特别重的食物,比如榴莲。

近年来,中国空间站对宇航员的饮食越来越注重人性化。不仅方便携带,还注重营养均衡,甚至还照顾到宇航员的个人口味。

中国第一位进入太空的宇航员杨利伟在他的书《天地九重》中说过,刚住进宇航员公寓时学到的第一件事,并不是复杂的太空生存技巧,而是怎样科学地吃饭。

在2021年成功发射的神舟十二号任务中,中国空间站为宇航员准备了超过一百种美食,包括各种养生粥、椰蓉面包、炒饭、炒面,还有像宫保鸡丁这样的特色菜肴。

不仅冻干冰淇淋和老干妈这样的调味品都被考虑到了,为了满足来自不同地区的航天员,还特别准备了中国八大菜系的美食,以适应各种口味的需求。

为了确保宇航员的身体健康,并且吃东西更方便,大多数时候还是会优先选用那些分量、味道和形状都固定的“食品包”。

除了吃的东西,人类活下来最需要的就是空气和水。那么,在太空站里,他们是怎么得到空气的呢?

空间站里的氧气是怎么来的?空间站就像一个巨大的太空房子,但里面的人需要呼吸,所以氧气是非常重要的。为了让宇航员在太空中能正常呼吸,空间站用了一些特别的方法来制造氧气。首先,空间站会利用一种叫做“电解”的技术。它就像一个大电池,通过电解水,把水分子分解成氢气和氧气。这样,空间站就能得到新鲜的氧气供人呼吸。另外,空间站还装有一些氧气储存罐,这些罐子里装满了氧气,可以在紧急情况下使用。这些氧气罐就像是空间站的“氧气仓库”,随时准备应对突发情况。除此之外,空间站还会回收二氧化碳,把它变成氧气。就像变魔术一样,空间站里的设备能把人呼出的二氧化碳重新加工,变成可以呼吸的氧气,这样就大大节省了资源。总的来说,空间站的氧气来源主要是通过电解水、储存氧气和回收二氧化碳这几种方式,确保宇航员在太空中能一直有充足的氧气供应。

在早期的太空站里,有足够的氧气供应。这是因为太空中氧气非常稀少,而宇航员作为人类,离不开这种必需的气体。

所以在刚开始执行任务时,宇航员都处在全氧气的环境中,但后来发现这样不仅浪费资源,还很危险。

1967年1月27日,阿波罗1号太空船在进行例行测试时发生了火灾事故,当时三名宇航员正在太空舱内工作,没想到指令舱突然起火。

火势在几秒钟内迅速失控,很快蔓延到了整个舱内。地面上的工作人员花了差不多五分钟才把变形的舱门打开,终于控制住了火势。

虽然火势被控制住了,但舱内的三名宇航员还是全部牺牲了。调查发现,火灾是因为舱内某处电线产生了火花。

在纯氧环境中,曾发生过多次事故,因此后来的飞船设计者们才逐渐调整了舱内的氧气比例,使其接近地面的空气。

如今,最常用的获取氧气的方法就是电解水。这个过程很简单:通过电流分解水,就能产生氧气和氢气。无论是携带的水还是回收的水资源,都可以用这种方法来获取氧气。

太空专家在深入研究飞船环境后,找到了两种应对水资源和电力不足的备用方法,但这些方法主要是为了紧急情况使用。

第一个步骤是在太空站准备加压氧气罐。这种设备在90年代的医院很常见。因为当时没有先进的制氧和抽氧设备,所以只能通过高压方式将氧气注入氧气罐中。

这种特别的蓝色氧气罐能承受高压,而且颜色鲜艳,容易在紧急情况下被发现。所以,太空船里可以存放少量这样的氧气罐。

第二种是常见的通过燃烧固体来制取氧气的方法,很多物质燃烧后都会释放出一点氧气。不过,这种方式风险较大,通常只有在别无选择的情况下才会采用。

电解一升水能产生足够一名宇航员一天所需的氧气,但这些用于电解的水又是从哪里来的呢?

空间站里的水是从哪里来的呢?

相比于携带氧气的困难,宇航员日常所需的水资源则相对容易获得。实际上,空间站的水是通过一个个“水包”运送上去的,每个水包含有20升水。

把一包水中的水电离出来,就能提供宇航员二十多天的氧气。不过,这些好不容易带上太空的水包,可不能用来制氧,这样简直就是大材小用了。

为了确保宇航员在空间站中的生存环境安全,地面控制人员通常会在发射前,将一定量的淡水储存在火箭里,这些淡水足够空间站内的人们使用。

经过多次改进后,飞船的各项功能都有了很大提升,连存储空间也变大了。这样一来,确保宇航员有足够的淡水使用就变得容易多了。

即便水资源充足,也不能随意浪费。因为虽然可以将淡水送入太空,但这需要高昂的成本。所以我们要精打细算,合理利用每一滴水。

在空间站里,有一个水循环系统,可以回收宇航员用过的水,经过多次净化和处理,最终变成可以喝的水。

水循环系统不仅仅是用来处理生活用水的。空气中的水蒸气、人体排出的汗液和尿液等,都会被收集起来,进入这个系统进行循环利用,从而形成新的水资源供应。

这些水可以用来制取氧气,保证宇航员的生活需要。所以在空间站上生活的宇航员们会特别注意节约水资源,毕竟这里不像地球。

不管是自己带水,还是通过过滤来净化水,数量和次数都是有限的。毕竟,水的循环使用也需要有个开始,所以,及时补充水源是非常必要的。

经常有货运飞船从地球飞往太空补充水。那么,这些水和用水制造的氧气又该怎么保存呢?

如何储存生产出来的水和氧气?

我们可以通过化学方法制造氧气和水,但这并不意味着我们可以一次性产生很多氧气。实际上,宇航员们通常不会一次性制造很多。

这些氧气主要用于日常生活,所以一次制氧就能用上一段时间。毕竟,制氧成本很高,而且过程也很复杂。

制造出来的氧气会被直接输送到太空舱里,但因为氧气容易燃烧,所以释放的比例需要严格控制,既不能多到用不完,也不能少到不够用。

当太空舱里氧气过多时,这些额外的氧气会被转移到宇航员的太空服中,以备他们在外出工作时使用。

如果宇航服里的氧气用完了,多余的氧气会被排到太空舱的环境控制系统中,这样就能保证在出现意外时有足够的氧气供应。

环境控制系统负责管理太空舱周围的环境,并随时监控变化。一旦发现环境出现异常或不正常的情况,系统会迅速做出调整,保障太空舱的正常运行。

虽然现在获取氧气已经相对简单,但在我们还不太了解的太空世界里,我们仍需保持警惕,做到节约使用,长远考虑。

虽然我们现在已经能轻松获取水和氧气,但未来的太空探索可能需要更先进的生存物质获取方法。

总结

从最初的仰望星空到现在的近距离探索,这一巨大的飞跃离不开现代科技的支持。科技的进步不仅提高了社会生产力,还极大地推动了人类文明的发展。

中国也在实现“飞天”梦想上迈出了实质性的一步,曾经只在神话故事中出现的幻想如今变成了现实。通过建立空间站,人类的文明意识越来越强大。

期待中国能以更加充满活力的姿态和积极的精神,不断迈向人类文明的新高度。当人类不再仅限于地球的探索时,就意味着我们在向更高级的文明迈进。

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