宇航员在太空呼出的气体,原来藏在这里
看完这篇你会知道宇航员呼出的二氧化碳如何被收集、水如何被循环再利用,以及太空里的空气是怎样一刻不停地被"清洗"的
想象一下,你戴着头盔关在一个密封玻璃罩里,每隔几秒钟就要呼出一口气——这口气去哪儿了?要是积累起来,你会不会把自己"熏"晕过去?太空舱里的宇航员,每天就面对着这个看起来很尴尬的问题。
呼出的气为什么不会直接飘走?
太空舱可不是开着窗的房间,它是一个完全密封的"铁罐头"。宇航员呼出的气体,主要是二氧化碳,就是让汽水冒泡的那种气体,它会老老实实地留在舱内,哪儿也去不了。你可能以为太空真空会把气体"吸走",但舱壁就是宇航员和外面真空之间的屏障,气体根本无法穿透金属壁逃跑。六个宇航员关在一个比客厅大不了多少的空间里,如果不处理这些废气,用不了多久,二氧化碳浓度就会升高到让人头痛、犯晕,甚至昏迷的程度。
太空舱怎么把废气"吃掉"的?
太空舱里装了一套专门对付二氧化碳的"净化系统",核心是一种叫做"分子筛"的材料。你可以把它想象成一块超级能干的海绵,专门只吸二氧化碳,把它从空气里捞出来"关起来"。等这块"海绵"吸饱了,系统就用高温把它烤一烤,把二氧化碳逼出去,再排到太空中——这是极少数真正会离开飞船的气体。"海绵"恢复干净后,重新上岗继续吸。整个过程就像一个永不停转的空气洗碗机,吸了洗,洗了再吸。
国际空间站上还有一套更厉害的系统,能把宇航员呼出气里的水蒸气也一并收集起来。这些水汽经过处理,会重新变成可以喝的饮用水。没错,宇航员喝的水,有一部分就是昨天自己呼出来的那口气变的。听起来有点"循环利用"的意味,但这在太空里是宝贵的资源,一滴都不能浪费。
氧气从哪里来,够用吗?
光把二氧化碳处理掉还不够,氧气也在不断被消耗,必须想办法补充。太空站上用的主要方法,是电解水——就是用电把水分子"劈开",一边产出氧气,一边产出氢气。氧气直接输送进舱内给宇航员呼吸,氢气则和之前收集的二氧化碳发生反应,重新生成水,水再被电解……这就形成了一个闭合的小循环,像一个自给自足的小生态圈。当然,系统会有损耗,所以地面每隔一段时间还是要向空间站补给水和应急氧气罐,以防系统出故障时能救急。整套生命维持系统就是宇航员在太空里活下去的隐形"生命线",比飞船上任何一台设备都要重要。
有意思的是,国际空间站上的空气循环系统每小时要过滤整个站内全部空气将近三遍——你家的新风系统要是有这个效率,大概每个人都能活到150岁。