中国空间站每天需1800升氧气，航天员住半年，33万升氧气怎么来？

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水一直被视为是生命之源，没有水也就没有生命，人类航天器在遥远地外世界寻找生命时，首先会去寻找水，有水才有可能有生命存在，然而对于高级动物而言，氧气也是必不可少的物质基础之一，我们每天需要大量氧气来维持生命。

地球大气中含有21%的氧气，并且全球植物不断地释放氧气，足够让全球人类呼吸，地球大气厚度只有100公里，运行在离地面400公里轨道上的空间站所处的环境完全是真空环境，没有水，没有氧气。

一个成年人每天需要600升氧气，也就是说天和核心舱内的航天员每天需要1800升氧气，而3名神舟13号航天员将在天和核心舱内生活半年时间，共需要约33万升氧气，这么多氧气能充满330立方米空间，天和核心舱内部只有110立方米，这么多氧气怎么来？

众所周知，以美俄为首的16国共同打造的国际空间站，已经在400公里近地轨道上运行了20多年，长期有3~6名宇航员驻留在这里，最多的时候宇航员人数达到9名，每天要消耗大量的氧气和水。

如果完全依赖来自地面上的氧气和水，只怕每一个月货运飞船都要发射一次，给空间站运送数吨的氧气和水，这样一来，就大大增加了空间站运营成本，显然不太现实，再说了用飞船运送大量氧气还冒着极大的风险，氧让燃烧变得更加猛烈。

美国曾经就吃了这样的亏，1967年1月27日，阿波罗1号飞船进行了发射前的例行测试，跟发射是一样的，三名美国宇航员爬进了阿波罗指令舱，但谁也没有想到，指令舱突然窜出火苗，宇航员在呼叫完“火警”17秒后全部丧命。

为何三名宇航员瞬间全部丧命呢？调查人员发现主要是舱内纯氧惹的祸，舱内一小段镀银铜电线接头上的绝缘套破了，接头重复摩擦产生火星，纯氧让小火星猛烈爆发，十几秒，火势就已经大得无法控制了。

在纯氧环境中，一个小火星也会爆炸，就像炸药遇到火一样，变得十分可怕，我曾经就遭遇过，以前一位同事用氧气乙炔割枪切割金属，看到氧气管漏气，于是我用手捏住漏气处，这时一个小火星飞过来，小火星爆炸了，手瞬间被烧变形了，好几个月才恢复。

这两个例子充分说明，给飞船舱内注入纯氧直接让宇航员呼吸是很危险的，后来，美国宇航局也没有再继续这么做了，而是参照了地球大气的配比，让氧气含量约为21%，就算舱内真的产生了一个小火星，也没有什么大事。

其实不管是国际空间站，还是中国空间站，都有一套非常科学的“再生生保”系统，“再生生保”系统解决了空间站的用水和用氧问题，通过太阳翼获得的电力将水电解成氧气和氢气，氢气属于无法呼吸的废气，直接被排放到舱外，有用的氧气被放到室内。

水电解的化学式为2H2O=2H2↑+O2↑，1升水（1公斤水）可以电解出约0.1公斤氢气，0.9公斤氧气约等于630升纯氧，足够一个人一天24小时的呼吸需求，中国空间站上的三名航天员一天只需要三公斤水来制氧就足够了。

国际空间站的“再生生保”系统时刻检测和监控空气中的氧气浓度、二氧化碳浓度，以及少量有毒气体浓度，吸走多余的二氧化碳气体和有毒气体，对舱内空气起到净化作用，让空间站中的空气环境跟地面空气比例一样，保证航天员的身体健康。

你可能会纳闷，空间站内的有毒气体从何而来？尽管空间站结构和电子设备都使用了无毒放心的航空材料，但还是会产生少量的有毒气体，人体每天也会通过“放屁”的方式排出一定的废气，废气中就含有一定的毒素，而“再生生保”系统就可以净化空间。

每名航天员平均每天要用掉4公斤水，加上用来制氧的3公斤水，三名航天员每天需要15公斤水，那么半年时间就需要3吨水，再加2吨食物和2吨物资，一艘天舟飞船装不下，需要两艘天舟飞船，成本显然过高。

其实“再生生保”系统，可以将废水净化成可以纯净水，达到可饮用级别，“再生生保”系统收集航天员尿液和散发到空气中的水蒸气，将它们净化成水，据说转化率高达80%以上，这意味着3名航天员半年时间实际只需要1吨水就够了。

总之，不管是国际空间站，还是中国空间站都使用了最先进的航天技术，能够制造可供呼吸的空气，还能形成闭合的水循环，大大减少了航天员对生存物质基础依赖程度，支持人类探索更远的外太空。有趣有料的科学内容请关注唯一的微信公众号：有趣探索

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