太空中几乎没有氧气,在太空中运行的空间站需要自己制备氧气。空间站的最主要氧气来源是通过水的电解反应,而这些水主要是由太空飞船从地球带上去的。
水分子是由氢原子和氧原子组成,水分子之间存在互相作用,这将会引起水电离出少量的氢氧根离子(OH-)和氢离子(H+)。如果对水施加一个电压,与电源正极相连的阳极会带上正电荷,这会吸引带负电荷的氢氧根离子向阳极移动,使它们在那里失去电子从而产生氧气;与电源负极相连的阴极会带上负电荷,这会吸引带正电荷的氢离子向阴极移动,使它们在那里获得电子从而产生氢气。
通过电解水产生的氧气将会被送到太空舱的空气循环中,而具有爆炸性的氢气将会被排放到太空中。电解水的电能来自太阳能电池板,这些电池板可以把太阳能转化为电能。电解水的水最主要由太空飞船从地球上带上来;还有一部分来自空间站上的水回收系统,这种系统可以把宇航员产生的废水、汗水和尿液净化成可饮用的水。在国际空间站上,电解水制氧系统(OGS)每天可以产生23至9公斤的氧气。
上图为国际空间站上的应急氧气罐。
除了电解水之外,还可以通过点燃由高氯酸锂组成的固体燃料制氧机(SFOG)来发生氧化还原反应,这也能产生氧气。此外,无人的货运飞船还会带一些增压氧气罐上来作为补给。
在空间站上,宇航员需要长期驻留,维持生存必须的物质是氧气,水和食物等,代谢产物是二氧化碳,液态和固态排泄物。通过太空站配置的闭合生态和生命保障系统,可以解决航天员在空间站上生存所需的氧气和水等基本问题,但食物和一些气体还需要从地面运输。
其中氧气主要是通过电解水方式获得,在国际空间站上配置有静态供水固定碱式电解制氧系统。通过电解的方式把水分解为氢气和氧气,必要时也会使用固体燃料氧生成系统。
然后通过大气控制与供给系统,将氧气与储备的氮气以一定比例混合,保证在舱内大气的总压与氧气分压,21%的氧气,78%的氮气,控制二氧化碳的含量低于07%。
我国也自主研发了空间站环境生态控制系统,在神舟飞船任务得到验证,对我国载人航天工程的发展奠定了良好的基础,我国的太空站也即将在2022年升空,在2024年国际空间站退役后,中国太空站可能成为届时唯一在轨运行的空间站。
人类要实现远距离航天需要解决的问题之一就是生命维持系统,而首先要解决的就是供氧问题。空间站是人类在地球轨道上空的一个实验基地,其中就有生命维持系统的试验和改进任务。目前唯一在运行的空间站就是国际空间站,这个空间战是由美国、俄罗斯、欧洲、日本、加拿大、巴西等六国航天机构推进,十六个国家参与建设的大型空间站。
建设 国际空间站的设想是上世纪八十年代由美国里根总统提出,九十年代完成设计开始启动,经历了十几年的国际合作建设,于2011年完成了最后一个组件的安装。完成建设后的空间站长110米,宽88米,和一个足球场大小差不多,总重量400余吨,在地球轨道上约400千米的太空运行,绕地球一圈为90分钟。国际空间站是人类有史以来规模最庞大设施最先进的人造天宫。
这个人造天宫在建造过程中和完成后,进行了大量的各种实验和太空任务,也创造了人类太空的各项纪录。这个太空站可供6-7名航天员在轨工作,所以,一个良好的生命保障系统是很重要的。前面说了,最重要的就是呼吸需要。国际空间站有一个完善的氧气补充和空气过滤系统,基本按照地球大气的成分配置空气。空间站配备了一套氧气生成系统, 它的原理是通过电离水来生成氧气的,生成的氧气被释放到空间站内部,氢气则可再利用。这种设备具有很高的氧气生成效率,是空间站中的宇航员们所需氧气的主要来源。
这套系统每天可以提供12磅的氧气,这些氧气可以供应12人使用,所以6名航天员是完全够用的。这套系统在紧急情况时,还能增加氧气的生成量,最高可以达到每天生成20磅。空间站还配置了高效的空气过滤系统,对呼出的二氧化碳进行分离后,二氧化碳与氢气反应,生成水和甲烷。甲烷直接排出,水用于水循环或电解产生氧气。其他有害气体,如氨气、硫化氢及仪器工作产生的垃圾气体,彻底滤除。目前这种氧气生成系统还在持续的改进完善中。除此之外,在太空站补充物资时,也还会重点补充压缩空气、氧气和水,以确保航天员们的需要。
现在,不光是氧气的再生,国际空间站上还种出了蔬菜, 可再生生活支持系统也在不断地完善, 这种系统还能对站内产生的生活废水进行再生利用。这些可贵的 探索 和创造,不但可以解决空间站自身的循环问题,还为今后人类太空实践和旅行积累着宝贵的科学技术经验。中国的空间站建设正在进行中,计划于2022年建成投入运用。
目前空间站的生命保障系统已经相对完善, 能够提供与地球大气环境几乎一样的空气成分和标准气压。
但是 人类在航天事业前进的道路上终会有人牺牲的,但没有牺牲哪里来的前进。
以前的悲惨
在最开始也就是载人航天起步的初期,人们认为纯氧可以携带更多供宇航员呼吸时间更久而且方便进入舱外活动,所以飞船舱里用纯氧供宇航员呼吸。
但这种做法最终发生了一个悲痛的事件,1961年3月,前苏联的模拟宇宙飞船在地面试验时,发生火灾宇航员被火火烧死,同样是1967年阿波罗1号在地面测试时,由于舱内携带的是纯氧,电缆产生火花引发了火灾,三名宇航员精英被火烧死。
所以宇宙飞船内部呼吸的空气从纯氧变为氧气/氮气气体的混合空气。
现在的空间站
现在随着航天事业的不断发展,太空站都装备了相对完善的生命保障系统提供空气。
一般情况下,太空站的大气分为两部分,一部分是定时补充,另一部分就是站内循环。
其实在地球上会制造压缩气瓶,空间站进入太空后,打开气瓶充气。。。因为氧气实在太重要,所以国际空间站也一直保证充足的气瓶储备。其次就是站内循环。
我们知道人会放屁,机器会避免产生有害气体,所以肯定需要系统去维持。因此环境控制与生命保障系统就非常重要。
比如人体产生的二氧化碳会与氢气发生化学反应,生成水和甲烷。甲烷和过多的二氧化碳直接排出去,水可以继续用来电解。而有害气体则会彻底过滤。
但是不要以为太空站就完全可以做到自给自足,其并不能不能实现100%循环利用,还需要定期补充。
2017年4月20日19时41分,中国的天舟一号货运飞船在海南的文昌航天发射场由长征七号运载火箭成功发射升空。
天舟一号飞船“只运货、不送人”,是中国航天界的太空“快递小哥”:高106米,宽335米,比天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室还要大些,重约13吨,是我国目前体积最大、重量最重的航天器,能够运送相当于自身重量60吨多的货物,独立飞行可以长达3个月。
天舟一号飞船自2011年立项,到成功发射,历时6年,该货运飞船采用模块化设计,建造类似“搭积木”,模块间技术和产品实现共享和通用,降低了研制成本,缩短了周期。
天舟一号属于全密封货运飞船,一整个天舟系列货运飞船有全密封、半开放、全开放三种型谱。其中全密封飞船主要用于运输航天员消耗品、密封舱内设备与试验载荷,半密封货运飞船除了运输密封舱内货物外,还可以满足包括太阳电池翼等舱外物资的运输需求,全开放货运飞船主题用于大型舱外货物的运输。
所以,有朝一日,当你身处于中国的天宫空间站执行任务的时候,请不必担心空间站的氧气会影响了你的生存,等着天舟飞船送快递上门就可以了。
国际空间站的氧气主要由强大循环过滤系统和电解水来产生氧气,将这些氧气与其他气体混合成和地球成分相同的空气,从而让宇航员在失重的空间站中也能正常呼吸。
国际空间站最为人类制造过的最贵的设备之一,最多却只能让6个宇航员长期驻留在空间站内,空间站的氧气生成系统每天可以产生12人份的氧气,而国际空间站大部分时候只有6名宇航员,所以氧气是绝对够用的,而且每次从地球来的补给飞船也会给国际空间站带来压缩空气和水。
在国际空间站强大的循环和过滤系统下,宇航员们都尿液和呼出的二氧化碳都会被回收再利用,让二氧化碳与氢反应产生水和甲烷,水继续用来电解产生氧气或者供宇航员使用,至于其他的有害气体则会被彻底过滤。
国际空间站还有储存罐中的紧急氧气和100多支高氯酸锂,每支高氯酸锂产生的氧气可以供一名宇航员呼吸一天。
所以说国际空间站内是十分安全的,虽然前不久国际空间站突然出现了一个2毫米的洞,但是宇航员们在第一时间用手堵住了它,并且后来也把它封上了。
国际空间站最长可以服役到2028年左右,不过在那之前我国自己的空间站就会完成组装并且投入使用,当年美国不让我国加入国际空间站的理由是怕泄密,但是我国现在已经能自主组装空间站了。
国际空间站中宇航员生存所依靠的氧气是由一个名称为ECLSS的系统提供的。
ECLSS直译成中文就是 [异西爱鸥捱斯捱斯]。翻译成书面中文就是 [环境控制与生命保障系统]。这是国际空间站中最最重要的系统,绝对的重中之重,是直接关系到航天员身体 健康 与生命安全的系统,也是关系到航天任务能否圆满完成的重要系统。
因为国际空间站的运行依靠的是空间站自身电子设备和机械设备,而国际空间站的操作和维护部分的工作则是需要由人类来协助完成的,也就是说把人类宇航员放进空间站的目的就是为了能够使空间站可以更平稳更持久的运行下去,毕竟造一个空间站的费用还是太高了,高的不可想象了都,把空间站维护好让空间站运行久的策略从商业角度来讲还是非常划算的,特别是这种具有国际范儿的空间站,不但要精工细作保质保量以保证其内的生命安全和其效的长久稳定,同时还要造得庄重大气。因为空间站往天上一放那就是地球的脸面地球的名片呢,就是地球的门铃啊,别的不说,至少咱得保证外星人搜索咱们或是到访咱们的话,咱们总得有个看得清的像个样的门铃吧,这也充分的体现了地球人积极乐观热情好客聪明大气的特性。同时空间站的作用也是使其创造更多的实验数据来为人类的生存和发展提供更多的更有效的价值,以改善人类现有的生存环境和达到人类拓展生存空间的目的(虽然目前还不能,但将来必定可以,而将来拓展到外太空所依据的数据必定是现在人类所创造的成果)。以上所述为空间站与人类的直接关系。
那么空间站里没有人类会怎样呢?如果没有这个环境控制与生命保障系统国际空间站还能够正常的运行吗?在这里可以十分肯定的告诉你:那就是老母猪看书---完全没问题。以现在人类的科学技术,完全可以实现远程操作和派驻机器人进驻空间站,但机器毕竟是机器,电脑毕竟是电脑,人工智能毕竟是以人工为前提的智能,毕竟还是处在模仿人类低幼智能的阶段,就算运算速度再快,目前也无法达到人脑的综合运算能力,也不能达到人类的发展要求,这样的话就失去了建造国际空间站的意义和目的,或者说是大大降低了空间站产生数据的效率。还有一点如果空间站不派驻人类的话,外一被塞伯坦星球的霸天虎之流认作是他们的基地那也将是一件非常麻烦的事啊!
以上分析纯是民间思维百姓想法,完全不能做为科学依据,请有关部门千万不要予以采纳,切切。
宇航员抱一盆植物就行。初中的生物课就有告诉。把一只老鼠放在一个透明钟里,很快就死掉。而里面放盆花,老鼠就能一直活着。现在都讲究绿色环保,可重复利用。宇航员是绝对不会用什么电解水呀,什么过氧化那种纯化学的东西,那种都是对身体有害的。
细菌想要繁殖需要培养基,,太空中细菌随喷嚏喷出体外,那哪来的培养基让它们大量繁殖呢?别和我说宇航员非常不注重为啥,什么垃圾都乱扔,,那个比细菌还可怕
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航天站说搭积木的打比方只是用来类比火箭起竖的方式,实际的“站立”操作却远非搭积木这么简单。这个过程更加复杂和缓慢,要保证万无一失,大概需要两天。每一级火箭的移动、旋转和吊装都必须小心谨慎,分毫不差,不同组件之间的对接更要精细,甚至一毫米的误差都不允许出现。每完成一级对接,火箭四周的回转平台也要层层合拢,以保证火箭的稳定安全。
我国神舟十二号载人飞船的返回舱,搭载着3名宇航员顺利降落在东风着陆场,那么,在这两次“神舟”飞船交替过程中,就有一段时间的“空档期”,有人不禁要问了,我国空间站没有宇航员值守,会不会有其他国家的人趁机进入呢?
一、技术标准的高度统一,外人无法对接成功!我国的天宫空间站与国际空间站相比,对接口的最大不同就在于技术标准的高度统一,即所有对接口,无论对接载人飞船,还是货运飞船,都同样适用,兼容性、拓展性都极强,同时也避免了像美国龙飞船接近国际空间站那样,需要飞船腾挪对接口的问题。
我国空间站的核心构架,包括对接口技术优势,是国际空间站所不能比拟的,这也是天宫空间站技术的核心秘密之一,不但可以通过导向瓣内翻式异体同构周边对接模式,来提高太空追踪和太空救援效率,同时又提升了快速对接的成功率,因此,即使美国载人航天器与我国神舟飞船的对接口内径同为80厘米,也无法对接成功,他们也进不到天宫空间站里。
太空虽然远在天际,但是地球上有很多国家都有能力和技术发生航天探测器,那么趁中国空间站无人驻守的时刻,是否会有某些国家私自对接我国的空间站,从而实现私自探访的目的。首先宇航员要想进入我国的空间站要有两种途径,一是从地球上直接起飞实现对接,二是从国际空间站上实现远程的交流。
二、没有地面控制中心发出的指令信号,外人不会轻易探访!载人飞船和货运飞船与空间站对接,除了自主交会以外,还需要地面控制中心、宇航员的共同参与才能实现,没有地面控制中心发出的指令信号,飞船即使靠近了空间站,也无法进行对接,否则就极易引发碰撞事故,无论是对空间站,还是宇航员,都将造成严重灾难。如果我国的地面控制中心,发现了不明航天器接近空间站,也将迅速启动预案,调整空间站飞行姿态,提升或者降低轨道高度,以免发生碰撞事故。所以,即使有想接近的飞船,没等靠近时,就已经不处在同一轨道高度了,对接更是无从谈起。
掌握航天器与空间站交会对接技术的国家,只有美国、俄罗斯和我国,这项技术可以说属于目前科技领域的“天花板”,其他国家根本不掌握核心技术,也触及不到这个“天花板”。而美国和俄罗斯势必不会在众目睽睽之下,冒天下之大不韪。
三、掌握自主交会对接技术的国家,非常少!两个空间站都在绕地球运行,国际空间站的轨道高度大约在400公里,相对于赤道的平面倾角为52度,同样我国的空间站轨道高度也是400公里高度,但是相对于赤道的平面倾角为41度,因此说即使高度相同,但是平面倾角存在差异就无法实现互访。理想的状况是两个空间站平面倾角相同,轨道高度不同也是可以的。
其次是地面上发射飞船对接我国的空间站,神舟十二号载人飞船脱离空间站后,目前只有天舟二号在天和核心舱上,并且是从后向接口转向为前向对接口。空间站的组建就类似于搭建积木,在太空中实现机构对接并不是简单的技术,此前只有美国和俄罗斯掌握这项技术,我国是世界上第三个掌握自主交会对接技术的国家。
三位非常优秀的航天员乘神舟12号载人飞船前往空间站和核心舱,而根据中国载人航天工程办公室发布的消息,他们会在天上驻留长达三个月的时间,而这三名宇航员所做的工作,就是在轨道上停留三个月,进行舱外维护,设备更换和载荷科学运用等一系列操作。
通过此次神舟12号的成功发射,也让我们看到了时代的进步,之前发射的航天火箭提供给航天员的舱内活动空间是非常小的,而现在神舟12号有了一个很大的提升,虽然仍然对比其地面上比较局促,但是在天上这样的条件已经算是非常不错的了,而且为了提高航天员太空生活的舒适度,设计师们也煞费苦心的把舱内活动空间扩大了整整十倍。
四、想成为宇航员,必须要受到严格的训练!从天上发回来的视频来看,这些航天员的生活是非常有趣的,但是想要适应这样的生活确是非常难的,国家培养一个航天员的要求特别高,必须要经过长时间的训练,想要成为一名优秀的航天员,必须要考上空军航空大学飞行学院,毕业之后接受航天员的选拔,再加上严格的体检政审,而这只是进入航天队伍一个最基本的要求,在经过层层筛选之后,飞行员会学习到基本的理论知识,飞行训练,还要面临着定期的考核,等到考核条件全都过关之后,这才打开了通往宇航员的门。
结束语挑战1:针对性任务强化训练
重点关注宇航员的出舱能力,他们将成为“天和”核心舱的首批“入住人员”,还需要掌握舱外设备的调试工作,在长达三个月太空旅行期间宇航员会多次参加出舱活动,活动时间也相比较于从前大幅增加,不仅是空间舱内的工作时间还是工作强度都相比于从前有了大幅提升,这也就要求宇航员具备更高的操作能力和体力要求,尤其是耐力训练,一次高达六七小时,有时水下基本上航天员训练完之后,回来有时候吃饭拿筷子都费劲,非常辛苦。
挑战2:机械设计操作复杂
此次,空间站启用精度和载荷能力更高的机械臂,人机配合,实现全自动化操作,让空间站在轨建造维修成为可能。同时,从可操作性和复杂程度上看,荷载试验较从前发生了很大变化,不仅体现在航天服功能,以及背包都有所改进。
挑战3:执行空间站任务
以往在空间站通常只驻守几个星期,最长到过1个月,将来驻守时间将会大大延长,甚至三个月、六个月,宇航员技术实验也会更广泛,不仅需要舱内实验,还需要舱外实验,大量的空间科学实验、技术试验以及有效载荷操作构成了宇航员的每天生活,对航天员的专业知识储备和科学素养提出了极高的要求。
我国航天员能长期驻守在空间站,其任务可谓繁重,其任务更是关乎家伙,民族的方方面面。所以他们在空间站工作不只是为空间站的维护良好运行,为下一批航天员提供空间站的技术保障,其贡献更多更大是为百年大计,影响深远啊!
中国。由佳奇积木出品的《破晓计划宇航员》是宇航员题材,半剖结构设计,致敬祖国的航天事业。在中国载人航天事业风雨兼程的第三十个年头,国产积木品牌也纷纷用自主研发的作品为祖国奉上了献礼。
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