太空之旅水问题 黄理军

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1、太空之旅水问题当我们在地面上随意哗哗用水的时候，你可想到宇航员在太空用水的情景？宇航员职业令人神往，有幸进入太空遨游一番的人,至今只占人类的亿分之几。他们在太空见到的最美丽的景致,恐怕就是他们时刻恋着的故乡-地球,那个比月亮大许多倍,翡翠般的圆面，人们都爱这颗“水球”。水是生命之源，人可以几日不食，却不可以一日无水。然而宇航员进入太空，水问题是如何解决的呢？首先是水源问题。飞船生命保障分系统中最为重要的是供水系统，它的主要任务是供给航天员生活用水。水从哪里来？飞船内的供水系统是采用多种方法解决的，水的来源有三个途径：第一是带去。如果飞船飞行时间较短的，宇航员用水的来源主

2、要是直接携带。但带去麻烦，不容易，而且用不了多久。由于载人飞船发射费用昂贵，约1万美元／千克，而一个航天员每天需要消耗水2500毫升，迄今为止，美国和俄罗斯都采用这一方法，这样更加方便安全食用。通常航天器发射时携带的水储存在严格消毒后的玻璃或金属罐中，每个水罐的容量不大，以避免剩水变质和浪费。但是航天器所能携带的水毕竟有限，因为带多了就会增加航天器的有效载荷，使火箭的发射重量成倍增加，何况带得再多，也不能保证宇航员长时间飞行的需要。但如果要在太空长期居住，用这种方法不行，恐怕飞船内要闹水荒了。　　宇航员用水的第二个来源是自产。如何产？方法主要有：化学法，生物法。未来空间

3、站宇航员饮用水的供应，是制约宇航员在空间站滞留时间长短、影响空间站发展的关键技术之一。航天器上有一种燃料电池，它使用氢和氧作为燃料来发电。氢和氧原来分别储存在氢气罐和氧气罐中。使用时，打开气罐的阀门，让两种气体接触燃烧，产生热和电，同时也产生出副产品——水。不过这样水还不能直接饮用，还必须经过过滤。当年登月的“阿波罗”飞船上，就装备有3台这种氢氧燃料电池，每台电池在正常运作时，每小时可生产水0.23～0.54升。除了化学方法产水外，还有生物法。近日，六0二所与福建农科院合作研究的国家航天高新技术项目---浮萍湿养繁殖技术课题项目在该所通过航天部专家组验收。课题组通过长期

4、的探索、研究，选定浮萍繁殖作为解决未来空间站宇航员氧气和饮用水的供应、改善宇航员生存环境的一项关键技术环节。浮萍是一种水生厥类植物，平生于水面，繁殖速率高，光合能力强，占地面积小，而且整株可以食用；在未来的地外空间，浮萍湿养繁殖可以将二氧化碳转化为氧气，通过分解宇航员尿液中的有害物质，再经过一定的流程，还可以将尿液转化为符合国标的饮用水，而且，宇航员的尿液又可以作为浮萍的营养物质，促进浮萍的生长。因此，作为一种辅助装置，浮萍繁殖可以为空间站提供适量的氧气和饮用水，延长宇航员在空间站的滞留时间。不过此法尚处在研究阶段。宇航员用水的第三个来源，是让水循环使用，即太空水。因为

5、从地球发射的水和其他消耗品的数量由于费用原因受到很大的限制，所以空间站里水的再生是极为重要的。为了使载人宇宙飞船在升空时不再携带大量的饮水，美国联邦政府长期以来斥资数十亿美元之巨，组织大批专家研制出RO反渗透技术，将宇航员的尿液过滤为直饮水循环使用。高科技精密的RO膜其孔径只有一微米的万分之一，一切细菌、病毒、重金属离子等有害物质均被排斥于膜外，所制净水甘醇甜美。空间站水再生的效率指标大于95%，4宇航员生活中产生的洗澡水、洗衣水、厨房水及尿液等，将被重新净化处理。这些水中包含有大量的有机和无机物质，净化的方法采用多层过滤——渗透处理。先将废水中的固体残渣滤掉，然后将液

6、体挤压过一个被称为“渗透膜”的装置，它能进一步把水中的一些杂质拒之门外，但免不了会有一些细菌等随水透过渗透膜，为此还需对水进行酸化，以杀死各种致病的细菌。酸化还能抑制尿液的分解，否则尿分解产生的二氧化碳和氨会污染飞船的密封舱。酸化后的水仍含有多种不利于健康的杂质，因此，还要让水再经过反向渗透的过滤。过滤膜非常精细，能阻止一切比水分子大的物质分子通过。为了保险起见，常让水再经过第二级或第三级反向渗透。经过这样处理，废水中85％～98％的水可被回收，重新被宇航员利用。国际空间站第9考察组成员俄罗斯宇航员根纳季•帕达尔卡表示，在空间站上水利用得非常合理，一定数量宝贵的水从地球

7、上运去，但是大部分水是从人的生命活动中获取。帕达尔卡幽默地说，“宇航员呼出的热气、分泌的汗水、潮湿抹布在干燥时产生的水气——全部都会在空间站上安装的再生冷凝水系统中转变成饮用水。”所以长期飞行和多乘员的航天器,总装备有复杂的废水处理系统,能把尿和洗漱水等加以回收、处理,使废水再生、复用,真正做到了自给自足。据说,在失重状态下收集废物,就象使用家用吸尘器那样,很有趣,弄不好会出笑话的。其次是用水问题。宇航员用水和普通人并没有什么两样,日常生活中地上该做的事天上也一样要做，如喝水、刷牙、洗脸、洗澡，方便等，但这一切都需要有特殊的设施和技巧。只