宇宙飛船太空艙內有空氣嗎;宇宙飛船太空艙內有空氣嗎視頻
在近幾個世紀以來,隨著人類文明的發展和進步,在各個領域之中,人們都已經取得了突破性的進展。到了上個世紀六七十年代,美蘇兩國的太空競賽,更是讓太空領域也逐漸發展到一定的程度。只不過在那個時候,由于我們國家的工業發展限制,中國在太空領域僅僅只是停留在起步階段。
好在經過幾十年的努力追趕之后,如今的中國已經成為世界上為數不多的航天大國。尤其是中國天宮計劃的啟動,也標志著我們國家終于有了自己的空間站,相關的太空研究,也終于可以依靠中國力量自己完成。然而讓不少人疑惑的是,在太空這個無比巨大的真空環境之中,空間站中的氧氣感覺好像永遠用不完,這些氧氣究竟從何而來?
在了解這個問題之前,我們不妨先了解一下什么是空間站,它的工作原理又是什么?事實上,空間站又被稱之為空間站,與火箭的區別之處就在于,空間站可以長期停留在地球外層空間之中。而和衛星之間的區別則在于,各國宇航員們也能夠在空間站中停留休息并進行相關的太空實驗。
在現有的地外空間站之中,國際空間站預計將會在2028年退役,而中國的天宮空間站依舊在不斷完善之中。今年4月,天宮空間站的核心艙以及首個艙段組成部分已經成功進入預定軌道。可以預見的是,在未來很長一段時間里面,中國空間站都會是地外太空空間站的主角。
對于絕大多數人而言,其實都知道空間站的具體作用是什么,對人類的發展意義又體現在什么地方。可很少有人知道,早在1869年的時候,名為Everett Hale的作家就曾經描寫過一篇名為“用磚搭建的月球”的文章。
在那之后,蘇聯火箭專家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基以及赫爾曼·奧博特也提出過空間站的猜想。只可惜在美蘇兩國最初的太空競賽中,由于科學技術的限制,空間站未能建造成功。直到1971年禮炮一號成功發射升空,人類歷史上的首個空間站才終于出現在世人眼前。
就目前已有的空間站居住功能來看,其實始終存在著很大的缺陷。除去內部狹窄密閉的空間之外,太空中高輻射以及失重等問題,也會對航天員造成極大的影響。
在很多人的想象之中,失重場景似乎十分有趣。可事實上,如果沒有經過專業訓練以及強硬的身體、心理素質,普通人根本堅持不了多久。正因如此,如何保證在空間站中工作的宇航員們的安全,就成了各個國家首要關注的問題。
除此以外,維持生命的基本前提:水、食物以及氧氣同樣需要科學家們給予支援。那么究竟是什么方法,才會讓人們感覺空間站中的氧氣永遠用不完呢?
其實這個問題的答案很簡單,以國際空間站中獲取氧氣的方式為例,宇航員們就一直都通過電解水的方式來獲取氧氣。
從水的化學式中H2O可知,水由氫原子和氧原子組成,通過電解之后,宇航員們就能夠輕易得到氫氣和氧氣。在得到這兩種完全不同的氣體以后,氫氣會被當做廢放而出,氧氣則會被宇航員們用于吸收呼吸等用途。
不僅如此,在電解水的時候,電能完全是由太陽能電池板提供的。在這樣的情況下,空間站完于沒有損耗的狀態之中,只要用充足的水量,氧氣自然一直都用不完。
需要注意的是,在很多人的想象中,一帶水中蘊含的氧氣數量并不多。可事實上,如果將一升水完全電解,最終大約可以獲得620升的氧氣。而以我們普通人每天呼吸消耗的氧氣來看,每天大概會消耗550升左右。
這也就意味著只需要電解一升水,就能夠確保一位宇航員一天的氧氣需求。可在這之后,依舊會有人表示疑惑,一升水的數量在地球上或許算不了什么,可在太空空間站之中,絕對是用一點少一點,宇航員們真的可以堅持那么久的時間嗎?
經過數十年的發展,科學家們也早已想到了兩種解決方案。其一是定時對太空空間站進行資源補充,其二則是用先進的循環利用系統無限延長各類資源在太空中的使用資源。
以國際空間站為例,其實之前就經常會借助各類運載火箭飛船的幫助,攜帶大量的物資到太空之中與國際空間站對接。在對接之后,這些物資就可以讓宇航員們再次堅持很久的時間。
當然,對于補充物資的時間也有一定的要求,當空間站中的物資數量下降到一定程度的時候,地面火箭就必須開始準備提供物資支持。像曾經俄羅斯的一艘貨運飛船以及美國的一艘私人貨運飛船,都因為食物原因沒能如此送達,這導致空間站中的宇航員不得不“縮衣節食”,盡可能的等待第二批救援物資到來。
除此以外,其實根據以往的物資運送數據來看,每一次補充都意味著太空空間站完全可以煥發新生。
舉一個簡單的例子,當初俄羅斯聯邦航天署在向空間站運送物資的時候,其重量就足足達到了2300多公斤。對于空間站中的幾位宇航員來講,這些物資甚至能夠堅持到他們完成任務回到地球。
在定時補充之后,空間站中無比先進的循環利用系統也是宇航員們維持生命的重要保障。而在循環利用系統之中,最知名的一個科技手段便是將廢水回收利用,并經過循環過濾系統以后,重新成為人們可以使用的水資源。
像宇航員們在太空中使用的洗漱水、尿液等等,都會在特定的儀器中收集起來。在經過尿液處理組件、水處理組件以及氧再生組件等儀器處理以后,重新回到宇航員手中。
也正因如此,在不斷的循環過程中,除去用于制造氧氣的水被無奈的消耗掉以外,其他的水資源都能夠一直被持續的利用著。在這樣的情況下,地面補充資源時,只需要補充用于制造氧氣的水資源,即可讓空間站中的氧氣源源不斷的產生,一直都用不完。
值得一提的是,其實不僅是在太空空間站中,在現代中,科學家們也在嘗試相同的水資源、氧氣制造方法。對于生活在兩個不同機器中的人員來說,他們所面對的環境和身心壓力其實都是一樣的。在這樣的情況下,如何確保外界環境的穩定,就成了保證宇航員以及潛艇戰斗人員們身心健康的重要保證。
當然,就目前的科技手段來看,人類在轉化循環系統已經補給運送方式上面,還有很大的進步空間。也許在不久的將來,當地球與太空空間站能夠建立更加穩定的聯系時,人們便再也不用擔心空間站中會出現任何意外。
到了那個時候,或許只需要一架航天飛機,人們就能夠將宇航員們所需的各種物資送達,就像我們日常生活中的快遞一樣。這樣的場景盡管遙遠,但絕對值得期待。
在了解了相關的運行模式以后,或許有人會問,為什么不直接送液態氧氣到太空之中呢?一瓶氧氣罐提供的氧氣,怎么也比電解水提供的氧氣更加直接。在相應的資源節約以后,科學家們不就有精力去解決其他問題了?
單從想法上來說,這樣的想法并沒有任何錯誤,畢竟我們的最終目的都是為了給宇航員們提供充足的氧氣。只可惜液態氧的特性,注定它無法為宇航員們在空間站中生活提供任何幫助,甚至還很有可能對空間站宇航員們的生命安全構成嚴重威脅。
要知道液態氧盡管經常出現在航天工業中,但它的作用完全是一種重要的氧化劑,通常和液態氫或者沒有搭配使用,根本不會用來提供氧氣。
除此以外,在空間站中使用液態氧,還有以下幾方面的危害。首先是強烈的助燃特性以及爆炸危險性。在助燃性上面,一旦液態氧不小心泄露并和其他燃料接觸,最終必然會引發極大的火災。在空間站中,想要撲滅這種程度的火災,其困難程度遠超常人想象。
而在爆炸危險性上面,所有可燃物質,無論氣體、液體還是固體,只要和液態氧混合,就有極大的可能性出現爆炸。而爆炸的誘因很有可能來自靜電、機械撞擊、電火花等毫不起眼的事情。一旦操作失誤,最終給宇航員們帶來的就是致命的打擊。
更重要的是,由于液態氧的濃度極高,宇航員們根本不可能有任何使用的機會。一旦液態氧在太空空間站中發生泄漏,即便沒有爆炸或者火災等事件發生,宇航員們也有可能會面臨氧中毒的危險。
其實有關于太空空間站中的氧氣,人們完全不用太過擔心。除去電解水獲取氧氣的方式之外,科學家們還在空間站中準備了一些加壓的氧氣罐以及固體燃料氧氣發生器。在這兩種方式的保障下,宇航員們很少會面臨缺氧的情況。
其實只要了解宇航員們工作的場景以及工作的基本方式以后,每個人都應該對宇航員們致以最崇高的敬意。試想一下,即便在正常情況下,讓一個人在一個密閉的空間中持續工作一定的時間,也很少有人能夠堅持過去。
在探索太空的進程中,總需要有人愿意站出來主動付出,對于未知的太空領域,也總要有人前去探索。即便在這之前,科學家們已經盡可能確保宇航員們的安全,可誰又能保證在未知的領域中,將所有的危險全部排除?
就目前來看,雖然我們已經完成了登陸月球的太空目標,并成功建立了太空空間站,但依舊有不少的科技難題等待我們前去突破。由此可見,人類的太空探索之路,任重而道遠。
不過與此同時,我們也應該對人類的太空發展充滿信心。短短幾十年的時間里,人類就已經發展到現如今這個地步。那么在相同的時間過后,或許人類取得的科技成就,又會到達我們現如今難以想象的程度。有關太空的奧秘,也必將一點一點展現在人類眼前。