氧气瓶有多少升(3名航天员每天要1650升氧气，执行180天任务所需的氧气，从哪来？)

Posted 2023-05-30

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氧气瓶有多少升(3名航天员每天要1650升氧气，执行180天任务所需的氧气，从哪来？)

2021年，我国指派了3名宇航员前往空间站生活180天，有数据显示，3名宇航员每天需要的氧气为1650升，在氧气稀缺的太空中，这些氧气究竟从何而来？

三名宇航员光荣出征平安凯旋

宇航员对氧气的需求

科学研究表明，一个80kg的成年人，在能够维持生理机能正常运行的情况下，摄入的氧气值最低是403升。

三名宇航员在空间站每天要执行大量的任务，还要进行运动，消耗的氧气量更多，3人每天消耗的氧气平均值在1650升左右，显得合情合理。

王亚平正在进行太空实验

而180天所需的氧气量就是297000升，1升氧气的重量大约为0.00143kg。

也就是说，3位宇航员所需要的氧气计算重量约为424kg，要知道这仅仅是氧气的重量。

正常情况下空气中氧气含量为21%

想要将这些氧气装在一个储气罐当中，需要相当大的设备。

一个装满40升氧气的医用氧气瓶重量在55公斤左右，如果采用火箭运输氧气罐的方式补给氧气，对比换算下来，装载到火箭上的氧气罐大小难以估量。

那么，可不可以将大的氧气管分成小的罐体进行运输呢？

当然是可以的，不过这些小的氧气罐并不能成为宇航员氧气的主要来源。

因为这样做成本太高了，而且效率还很低，送几百罐医用氧气上去，可能还不够宇航员用上几天。

氧气罐工作原理及其内部结构

另外，高浓度的氧气储存在飞船当中，也是相当危险的，一旦设备发生故障，出现火花，或者是在高强度的冲击下，产生高温，很容易出现自燃爆炸等情况。

阿波罗1号升空失败就是一个案例，当时的人们没有考虑到氧气对火箭的影响，在高温的影响下，火箭发生了自燃，三名宇航员不幸牺牲。

氧气无法燃烧但可以助燃

因此，放在空间站的氧气罐都是供给宇航员在特殊情况下使用，储量很少。

除了氧气瓶之外，空间站还会堆放少量的固态氧气，这种固态氧气在特殊条件下封存，一旦发生紧急情况可以通过化学反应产生大量的氧气。

固态氧气供给的氧气效率要比氧气罐要高，每公斤的固态氧气反应之后，足够1名宇航员呼吸12个小时。

已知固态氧一共由六种不同的相

上世纪，苏联宇航员在执行航天任务的时候，宇航服当中的氧气来源就是固态氧气。

但考虑到安全问题，固态氧气在空间站的储量也不会很多。

那么更多的氧气需求，究竟从何处满足？

宇航员们并不需要为氧气而担心

神奇的电解水

其实太空中的氧气主要来源，是通过电解水来供应的。

水在化学当中的分子式是H₂O，H代表的是氢，而O代表的正是氧。

也就是说，人类能够通过技术将水中的氧元素和氢元素分离，再利用化合反应产生氧气。

电解水通过添加电解质的方式，在电流当中将分子结构解析，正极解析出氧气，负极解析出氢气。

电解水原理图

由于氢气和氧气均不与水发生反应，并且不易溶于水，可以通过气体收集法，将氢气与氧气以2比1的体积进行收集。

电解水解析氧气的效率惊人的高，1升水最多电解出620升的氧气，足够供给1名宇航员1天的氧气需求。

3名航天员在太空站工作180天，使用500升左右的水来分解，就是可以达到的条件了。

1升水的重量才1kg左右，不仅方便携带，而且也非常安全，不会引发自燃的情况，还能给空间站或者是火箭降温。

水运输到太空站，在储存的过程当中难免会有损耗，比如在高温环境下，水会蒸发，导致储存量减少。

水在运往太空、存储的过程中多有不便

这个时候，空间站当中的循环吸收系统就起到了很好的自我补给作用。

循环系统连接空间站的电解水系统，能够将宇航员呼出的二氧化碳收集起来，与水体解析的氢气发生反应，生成新的水。

这些水又可以利用到电解水当中，成为新一轮的氧气补给。

不过，回收的过程也会出现损耗，循环几次之后效果就没有那么显著了。

这就需要空间站定时定量的补给，来实现空间站的有效循环。

空间站内有一套完善的水氧供给处理系统

所以，每一次对空间站的补给工作当中，水就显得相当重要，人类不摄入水只能活3天，要是没有氧气，顶多撑几分钟。

在特殊的情况下，空间站还会将已经收集的废水利用起来，进行蒸馏等净化工作。

因为空间站的循环利用系统并不只是单纯地收集二氧化碳，还会收集空间站的水蒸气、排放的废水等等，在合适的时候达到利用最大化。

这些净化过的水源不仅可以用于电解水，而且还能直接供给宇航员饮用，可以说是相当环保和生态。

在迫不得已的情况下，循环系统还会利用收集到的宇航员尿液，以此来补充空间站当中的氧气。

别膈应，合规操作绝对干净卫生

即使尿液含有多种杂质，但仍旧可以通过循环系统分离解析出氧气来。

氧气要水也要有电

在了解完空间站氧气的主要来源之后，有的人表示，虽然空间站有着如此优秀的氧气供应系统，但是一切的基础都需要电。

而且，想要维持这样一套系统的正常运转，电力的消耗肯定非常大，这些电又是从何而来呢？

在太空站中总不可能造个发电场，或者是烧煤发电吧。

这一切的能量来源，正是太阳。

“永不下班”的太阳

虽然太阳能在地球上的表现可能没有那么好，毕竟有着浓密的云层遮挡，而且还有夜晚，极为不稳定。

可是，在太空当中可没有这些条件限制，物体直接接收紫外线的照射，温度足够高，所以太阳能在航空领域当中有着重要地位。

我国的空间站表面有着大量的太阳能光伏发电板，这些发电板产生的电力，足够支持整个空间站的正常运转。

太阳能光伏电板发电原理

太阳产生的能量不仅是清洁的，而且还是无穷尽的。

因此，只要空间站当中有足够多的水，就会有足够的氧气供给宇航员执行任务。

别说是3名宇航员，就是30名宇航员所需要的氧气量，也完全在空间站的可接受范围之内。

唯一的缺点就是，在循环过程当中会产生甲烷，这些甲烷全部被排入到太空当中，无法有效被人类利用起来。

最后值得一提的是，循环系统释放出的氧气并不是纯氧，人类可接受的氧气浓度在15％~23％，所有的氧气都是稀释之后释放的，保证了宇航员的生命安全。

神舟十三号飞行乘组

空间站与宇航员

在空间站当中，宇航员相当辛苦，除了要应对无重力的环境之外，还要面对各种问题。

比如，屁也不能随意放，因为一个屁很有可能会导致空间站发生故障，即使是要排泄，也必须要在特定的装置当中进行，在严苛的环境下，每天还要执行任务。

宇航员专用厕所

也正是因为宇航员们的努力，我国的航天领域才能逐步发展起来，成为世界航天领域的焦点。