太空中生活:空間站如何維持生存環境


太空中生活:空間站如何維持生存環境

作為Veg-04B植物學實驗的一部分,美國宇航局宇航員傑西卡·梅爾(Jessica Meir)在養殖倉上給日本芥菜澆水。NASA

要在太空中維持永久性環境,就需要我們許多人在地球上理所當然的事情:新鮮空氣、水、食物、舒適(宜居)的氣候-甚至是廢物清除和防火措施。

首先,讓我們談談空氣。我們都需要氧氣,因此國際空間站(ISS)有幾種提供氧氣的方法。一種技術是通過航天器從地球輸送氧氣。補給運輸飛船定期運送新鮮氧氣帶入拖車。賦予生命的元素沉積在國際空間站上的加壓儲罐中。

ISS的系統還可以利用循環水製造可呼吸的氧氣。通過電解水,將水分解為氫氣和氧氣。然後,將氫氣與不良化合物:二氧化碳(CO2)合併。人類自然會呼出這種無色的氣體,但是呼吸太多會危害您的健康。

太空中生活:空間站如何維持生存環境

ISS的製氧機

在地球上,這通常不是問題,因為植物吸收了二氧化碳。然而,國際空間站的園藝空間有限,這迫使工程師們設計了其他方法來去除多餘的二氧化碳。電解過程開始後,一些氫氣與積累的CO2反應。這種相互作用的副產品是甲烷氣體,它被排入太空。同時,回收的氧氣進入ISS的氣源。

在這種情況下,由於其中一些機制重新包裝了呼出的空氣,飲用水得到了回收。還可以通過收集汗水、冷凝水和尿液來回收水。此外,一些機組人員通過重複使用廁所和淋浴水來取水。正如宇航員道格拉斯·H·惠勒克(Douglas H. Wheelock)在2015年紐約時報上說的那樣,當您登上國際空間站時,“昨天的咖啡就是明天的咖啡。”

根據歐洲航天局(ESA)的數據,國際空間站上多達80%的水被回收。目前,ESA和NASA正在修補閉環生命支持系統,如果完善這些系統,則可能完全消除向ISS運送水和氧氣的需求。破解這項技術可能會成為未來長途太空旅行的關鍵。

好,那食物呢?好吧,除了船上種植的一些食用植物以外,機組人員大部分食物都依靠例行補給。許多食物採用特殊設計的包裝袋包裝,可通過魔術貼固定在餐桌上,以免它們在低重力環境中漂浮。

保持適宜的溫度是另一個大問題。國際空間站必須在黑暗和陽光照射的一側分別承受-128℃和93℃的溫度。

ISS使用加熱器、絕緣材料和液氨循環迴路來調節內部溫度。散熱器有助於釋放站上某些機械產生的多餘熱量。

像任何家庭一樣,國際空間站必須保持清潔。這在漂浮的灰塵和碎屑可能構成危險的空間中尤其重要。宇航員使用各種擦布、清潔劑和真空吸塵器清潔表面、過濾器及其自身。垃圾被收集在袋中,被存放在補給船上,然後返回地球或者被焚燒。

ISS上的防火

火災是太空中最危險的危害之一。在宇航員傑裡·萊寧格(Jerry Linenger)停留在米爾(Mir)期間,起火了。和平號機組人員撲滅了大火,並未損壞空間站。為了檢測和撲滅火災,ISS設有煙霧探測器,計算機報警系統,滅火器和便攜式呼吸器。


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