国际空间站的氧气为什么不会耗尽?
国际空间站的氧气是怎么来的?为什么一直都用不完?
因为国际空间站要获得氧气的主要方式就是电解水而水里蕴含的氧气非常多,一升水电解之后可以生成620升氧气,而一个人每天只会消耗550升氧气,只需要很少的水量就可以保证宇航员的氧气供应了。
通过电解水给宇航员提供氧气
一直以来,人类对于地球之外的世界都充满着非常强烈的好奇心,为了让宇航员能够长时间待在外太空,人类也在外太空建造了好几个空间站,国际空间站的存在,就是为了给宇航员提供能够长期生存的环境,每一个进入国际空间站的宇航员都可以在里面生活数个月儿,为什么可以呆在空间站那么久?
其实原因非常简单,想要制作一个适合人类生存的环境,只需要准备好食物氧气以及可饮用的水就可以了,其中食物和水还比较好解决,但是氧气的储存和运输却是一个难题,大量的储存存氧存在一定的风险。但解决这个问题并不复杂,因为国际空间站获得氧气可以通过电解水的方式,利用电能将水分分解为氢气和氧气,而电解水XWCMheOls所需要的电可以由太阳能电池板提供,其产生的氧气就可以全部用来给宇航员呼吸等用途,而氢气则会变成废气排出。
地表会定时向空间站输送物资
地面上也会定期的给国际空间站运送各种各样的物资,其中就包括水,一升水可以电解出620升氧气,所以只需要确保水的供应,就可以确保宇航员的氧气供应了,日本航天航空探索局,每一次往货运飞船上准备的水包都有大约20吨左右,如果将它完全用于氧气供应的话,一包水完全电解之后,就足够让宇航员在太空生活22天。
不过空间站里面的水不能够完全用于制造氧气,因为宇航员的日常生活和工作也需要http://www.rixia.cc用到水,所以,水是非常珍贵的资源,必须要有效的循环利用,所以在太空中宇航员所采用的方法就是废水回收,将宇航员在生活和工作中所产生的废水收集起来,也有一些排放在空气中的水蒸气,通过冷凝的方式来收集。
水的循环利用与氧气补充物质可确保氧气供应
只要可以将废水回收做得好,再将这些废水通过蒸馏分离等过程之后,就可以重新转化为饮用水,这样一来国际空间站之内的水就可以不断的被循环利用。国际空间站里面还有一个完善的环境控制以及生命保障系统,有了这个系统就可以有效的清除宇航员所产生的二氧化碳硫化氢以及其他的废气,由此给宇航员提供一个更适合的气压以及空气比例,确保宇航员在外太空的身心健康。
除了用电解水的方式获得氧气之外,空间站里还准备了一些直接加压的氧气罐以及固体燃烧氧气发生器,这样也可以给在太空的宇航员们提供充足的氧气供应。
因为国际空间站要获得氧气的主要方式就是电解水而水里蕴含的氧气非常多,一升水电解之后可以生成620升氧气,而一个人每天只会消耗550升氧气,只需要很少的水量就可以保证宇航员的氧气供应了。
国际空间站获得氧气可以通过电解水的方式,利用电能将水分分解为氢气和氧气,而电解水所需要的电可以由太阳能电池板提供,其产生的氧气就可以全部用来给宇航员呼吸等用途,而氢气则会变成废气排出。
地表会定时向空间站输送物资
地面上也会定期的给国际空间站运送各种各样的物资,其中就包括水,一升水可以电解出620升氧气,所以只需要确保水的供应,就可以确保宇航员的氧气供应了,日本航天航空探索局,每一次往货运飞船上准备的水包都有大约20吨左右,如果将它完全用于氧气供应的话,一包水完全电解之后,就足够让宇航员在太空生活22天。
不过空间站里面的水不能够完全用于制造氧气,因为宇航员的日常生活和工作也需要用到水,所以,水是非常珍贵的资源,必须要有效的循环利用,所以在太空中宇航员所采用的方法就是废水回收,将宇航员在生活和工作中所产生的废水收集起来,也有一些排放在空气中的水蒸气,通过冷凝的方式来收集。
长久以来,我们人类都对地球以外的世界充满着强烈的好奇心,1961年4月12日,著名的宇航员加加林(Yuri Alekseyevich Gagarin)乘坐“东方1号”宇宙飞船首次进入了太空,从此开启了人类的载人航天之路。时至今日,人类早已不满足于“在外太空兜一圈就回来”,为了长时间地呆在外太空,人类建造了好几个空间站,而其中我们最熟悉的就是国际空间站(ISS)了。
国际空间站在外太空给宇航员提供了能够长期生存的环境,通常情况下,每个进入国际空间站的宇航员都可以在这里呆上数月的时间,相信大家一定会比较好奇为什么宇航员可以长期呆在国际空间站,下面我们就来了解一下。
想要长期维持一个适合人类生存的环境,食物、氧气以及可饮用的水是最基本的物质保障,其中食物和水都还好,但氧气的储存和运输却比较困难,并且大量地储存纯氧还有一定的风险,因此如果国际空间站的氧气只是依靠地面的供给就会是一件很困难的事情。那么国际空间站的氧气是怎么来的呢?
其实这个问题的答案并不复杂,国际空间站获取氧气的主要方式就是电解水,即利用电能将水分解成氢气和氧气。简单地讲就是,电解水的设备所需要的电能由太阳能电池板提供,其产生的氧气用于宇航员的呼吸等用途,而氢气则会被当作废气排出。
但另一个问题就来了,国际空间站的氧气为什么一直都用不完呢?需要注意的是,水里蕴含的氧气其实是很多的,一升水完全电解后可成生大约620升的氧气,而一个人每天大概会消耗550升的氧气,也就是说,只需要很少的水量,就可以保证宇航员的氧气供应。
地面上会定期给国际空间站运送各种物资,其中当然也包括水,上图为JAXA(日本航空航天探索局)的“HTV-6”货运飞船准备发往国际空间站的水包,每个水包都有20升的水,如果将它们用于氧气供应,一包水完全电解后所生成的氧气就足够一个宇航员呼吸22天。
然而国际空间站里的水并不能全部用于制造氧气,这是因为宇航员的日常的生活和工作都需要大量的水,再加上从地面将水运送到外太空的成本很高,所以说在国际空间站里,水是非常珍贵的资源,必须得到有效的循环利用。
对此人们采用的方法是废水回收,具体点讲就是说把宇航员在生活和工作中产生的各种废水(如洗漱水、尿液等)全部收集起来,除此之外,那些宇航员排放在空气中的水蒸气也会通过冷凝的方式进行收集,数据显示,国际空间站在废水回收这方面做得很好,可以回收大约93%的废水。这些废水在经过多重蒸馏、分离以及过滤等过程后,将重新转化为可饮用的水以供后续的使用。
整个过程如上图所示,我们可以看到,国际空间站中的绝大部分水都是处于不断地循环利用的状态,在这个过程中,除了无法收集到的废水以外,只有用于制造氧气的水是真正地被消耗掉了,而因为被消耗掉的水很少,完全可以依靠地面上的补给来维持,所以国际空间站就能够给宇航员提供源源不断的氧气,一直都用不完。
顺便讲一下,国际空间站中还有一个完善的环境控制与生命保障系统,这个系统可以有效地清除宇航员在这里所产生二氧化碳、硫化氢、氨气等废气,并提供合适气压以及空气的组成比例,从而保证了宇航员身心健康。
需要指出的是,除了以电解水的方式获取氧气之外,国际空间站还准备了两种备用的方式来应付不时之需,第一种就是直接准备了一些加压的氧气罐;第二种则是固体燃料氧气发生器,它可以利用固体粉末的化学反应来制造氧气,比如说氯酸钠和铁的固体粉末混合物在被点燃时就可以生成氧气(反应方程式为:NaClO3 + Fe +点燃 = O2 + NaCl + FeO),因为点燃就可以产生氧气,所以很多宇航员都亲切地将其称为“氧气蜡烛”。
就目前来看,我们人类还没有制造出能够完美地自给自足的封闭环境,这也是人类探索宇宙的一大障碍,不过人类的科技在不断地进步,也许会在不远的未来,我们的科学家就能够达到这个目的。可以想象的是,到那个时候,人类就可以摆脱地球的束缚,从而真正地走进星辰大海。
国际空间站的氧气到底从何而来?为何一直都没有耗尽?
随着人们科技的发展和进步,人类开始逐渐向外太空境探索,空间站也在这个时候应运而生。很多人就表示空间站面积体积都不大,那么在外太空是如何提供这些航天员的日常工作需求的,尤其是在太空的真空环境中如何提供氧气来保证航天员的正常需求,而且氧气是人体生理代谢的重要气体,空间站在太空中飞行了这么多年氧气的为何一直都没有耗尽?接下来就由小编带大家带领走进空间站中的氧气秘密。
事实上最早科学家能为了保证航天员在空间站中的呼吸需求,同时考虑减少负荷,最早的供氧方式是纯氧低压供氧。这样的话,可以减少不必要的重量,而且航天员在纯氧的环境中进行呼吸,更日夏养花网有利于提升运载火箭的负荷量。但是纯氧有一个很重要的问题就是氧气的浓度如果过高,在太空中的一些电子器件发生故障,产生火花时很容易引起大爆炸。后来空间站便改用了氧氮相结合的供养方式,让航天员可以正常呼吸又不会产生火花事故。
在空间站中,既要靠我们地面提供氧气,也要靠空间站的制氧功能。制氧功能主要就是电解水产生的氧气。电解水就是用电促使水中的氢离子和氧离子进行分离,然后将多余的氢气排出到太空外。这样的只要从地面上带去足够的水分,便可以维持空间站中的氧气充足。另外一个电能的来源,就是太阳能电池板获取电能,然后进一步电解水可以保证航天员氧气量的供应。然后呢空间站仍然会有一些备用氧气以应对不时之需,比如说发生了气体泄漏时。
综上所述,空间站中的氧气主要来源就是靠电解反应制氧,然后必要的时候,地面还会及时的进行物资的补充,水资源的供给,源源不断的提供氧气,从而能够保障空间站中的氧气消耗能够维持一个平衡。
国际空间站的氧气是从哪里来的,为什么到现在都没耗尽?
这个问题确实是很多人都想问的一个问题,毕竟,人类是要呼吸氧气的,除此之外,人类还需要通过一日三餐补充体能,如果在地球上的话,无论是航天员还是普通的民众,都可以在大气层中呼吸到氧气,除高原地区以外,人们通常不会担心缺氧的问题然而,在千里之外的国际空间站本身处在外太空的真空状态,而且,国际空间站里面长期都有航天员驻守,宇航员们呼吸的氧气是哪里来的呢?
有人一定会想到,既然国际空间站处于太空的真空状态,那么,国际空间站里面的航天员所呼吸到的氧气势必是从地球上带过去的,但是,这又带来另外一个问题,如果每一次都从地球上将氧气带到国际空间站的话,那将是一个非常巨大的工程量,毕竟,能从地球上带过去的氧气毕竟是有限的,只有不断加大补给量,才能够维持住国际空间站当中的宇航员长期吸氧的问题,那么,国际空间站里面的氧气真的是从地球上源源不断搬运过去的吗?如果不是的话,国际空间站里面的氧气又是从哪里来的呢?
实际上,在人类早期的航天过程当中,宇航员所呼吸到的氧气确实是从地球上带过去的,他们在宇宙飞船当中,直接装了很多氧气罐,不过,随着航天科技的发展,科学家们发现携带氧气罐还有很多缺点,由于氧气是极佳的助燃剂,一旦遇到一丝丝火花,就有可能导致发生爆炸的可能性,这一点,在人类早期航天过程当中确实有过非常惨痛的教训。早在1961年苏联的一艘宇宙飞船,正在进行实验的时候,就因为火箭发生故障,导致整个飞船爆炸起火当时的宇航员被活活烧死了,这样的事情在1967年再次上演了一遍,当时,美国的阿波罗1号在地面实验时,也因为电缆产生火花引发了火灾,致使三名宇航员被烧死。
由此可见,在宇宙飞船当中携带纯氧气,确实有很多缺点,一旦出现丝毫差错,就有可能给整个宇宙飞船带来毁灭性的打击,正是在这样的背景之下,人类在后续的载人航天活动中,就开始将养气更换为模拟地球大气的混合气体,主要是将舱内空气由原来的纯氧替换成氮、氧混合物,并加入二氧化碳以刺激神经中枢。这样一来,就可以有效的减少或降低纯氧遇到明火爆炸的问题。
随着航天科技的不断发展,等到国际空间站建成时,科学家们便成功打造出来了一个循环系统,当前的国际空间站内,氧气循环主要靠水,电解水。众所周知的是,目前各航天大国都研发出来了液氧和液氢为燃料的新一代重型火箭,这些重型火箭都是用液氧液氢作为燃料,氢气与氧气燃烧会生成水,喷薄而出的水蒸气会给火箭带来强大的推力。
而学过初中物理的人都知道,通过给水通电,可以生成氢气与氧气。“被电解的水”则由回收系统在各处收集,像航天员呼吸带来的水蒸气、尿液、废水等,通过回收系统回收之后,就可以通过电解的方式,从这些废水当中分解出氢气和氧气,还有一部分通过过滤之后再次变为可饮用的水重复使用,通过水回收装置电解水是一种制造氧气的途径,当然,通过电解水的方式不仅仅只是生成了氧气,在生成氧气的过程当中还会生成出氢气,所以,科学家就要想办法将收集到的氢气给利用起来,要不然就太浪费了。通过科学家的共同努力,他们成功的找到了利用氢气的途径。
原来,科学家通过收集宇航员们呼吸出的二氧化碳,使其与氢气反应,即可得到水和甲烷。多余的甲烷会被排出到太空,而产生的水则会回到空间站继续循环。除此之外,空间站还配备氢氧化锂或者氢氧化钾配合去除二氧化碳。由此可见,通过电解水生成一部分氧气和氢气,氧气则可以直接循环使用,而氢气通过与空间站当中所产生出来的二氧化碳进行反应之后,又可以得到水和甲烷,而产生出来的水又能再次通过电解的方式产生氧气和氢气,就这样周而复始的使用,就形成了一整套循环系统。也就是说,国际空间站里面的氧气主要是通过循环系统产生的,有了这套循环系统,国际空间站里面的氧气就可以源源不断的被生产出来。
宇宙浩瀚又神秘,人类始终没有放弃过探索未知的宇宙。从进入新时代之后,就不断想要去探索地球以外的环境,从上世纪开始,人类就一次次的不断踏上宇宙之旅,就是想要了解是否存在除了地球以外的生命存在。
直到现在,许多国家依旧研发着宇宙航天技术,想要再次去探索未知的环境。为此人类还建立了“宇宙空间站”。那么就让人好奇,宇宙这种环境,空间站要如何不间断提供氧气呢?
宇宙是没有氧气存在的,这种常识是初中生都知道的。所以在这样的状态下,就会给航天员们带来非常大的压力,人类是需要氧气的,如果没有氧气是会窒息甚至导致死亡。所以在我们进行探索宇宙的时候,我们是会携带大量的氧气,氧气桶这样的供给装备。但是这样的东西它是会消耗完的,我们所带的设备总会有消耗完毕的时候。那么如果在长期驻守宇宙的情况下,氧气就将会枯竭。在这种状态下,可能我们就没有办法生存。所以这个时候就出现了一个非常高科技的东西,可以在太空中制造氧气。听起来的确很神奇,在宇宙中都没有氧气这种物质存在,我们却能在宇宙中制造出氧气来。
在空间站的时候,航天员的日常工作和生活都是在里面度过的。他们在出发前,就已经是配置大量的粮食和氧气。在进入空间站生活后,还会有美国的龙号和俄罗斯的进步号,他们会通过这两个无人驾驶的宇宙飞船获得物资补给,但这并不是长久之计。所以这个时候,很多东西就会变得非常珍贵,比方说“尿液、污水还有汗水”等其他物质,都能够进入到空间站水循环系统,然后产生出饮用水。这就像宇航员道格拉斯-惠洛克曾说过:昨天的咖啡就成为明天的咖啡。在这样的状态下,我们就可以获得我们所需要的东西,甚至这种方式更加简洁高效——自身制造。对于宇航员的生活必须用品是可以通过这样的方式,那么对于氧气的供给又是通过什么样的方式呢?
空间站的氧气供应是从电解水产生的。宇航员会让氧气和氢气分离出来,然后得到氧气。同样空间站的电是环保的。空间站外部有太阳能电池板,将阳光转化成电能。
虽然这些操作在我们听起来是那么的简单而且审计,但是在太空那样吴江而且没有重力的环境下进行这样的操作可并不是我们想象中的那么轻而易举。所以宇航员在为我们尚未完成的事情付出艰辛的努力,只是为了更好的去探索宇宙的深层次,他们的努力值得我们的敬佩,他们的精神也值得我们去学习。
国际空间站的氧气是哪儿来的,为啥不会耗尽呢?其实答案很简单
国际空间站的氧气从何而来的?为什么几十年都没有消耗尽?是循环利用吗?
在回答这个问题前,我们先了解一下什么是空间站及空间站的环境是怎样的。
一、什么是空间站?通俗的讲,空间站是就是在太空中的房子,能住人,可以在里面生活和工作,并借助运载工具进出。有很多一部分组成,像积木一样拼在一起,是一个体积很大的复杂结构。
比如:我国的天宫号,就是空间站,它由天和核心舱、实验舱、天文台、货运飞船和载人飞船五部分组成。
二、空间站的环境是怎样的?空间站处于太空中,而太空环境与地球又不一样,太空中没有空气,没有重力,却有超强的太空辐射。当然,空间站经过处理,它的材料可以有效阻挡太空辐射,也会提供足够的空气供宇航员呼吸,但在太空中“失重”环境是无法改变的,也会带来很多不便。
比如说,在太空吃饭,米饭会一粒一粒地飘在空中,吃顿饭真不容易,而且米饭还很有可能会飘进鼻孔,让人呼吸困难。在太空中想睡一个好觉也难,因为没有上下之分,“躺着”和“站着”几乎没有什么区别。
三、在密闭的空间站,最基本的氧气是怎么来的呢?空间站的www.rixia.cc氧气来源有三个:
一是从地面直接带氧气罐上去。
二是通过高氯酸锂的氧化还原反应将二氧化碳转换为氧气,
三是在空间站内电解水制造氧气。
起初,人类采用的第一种方法,直接从地球带氧气上太空,这也是最快捷的办法。
但存在几个问题:一个是成本问题,要将氧气罐运到太空,成本非常高,很不现实的。另一个是为了携带更多的氧气,就必须提取纯氧,这样成本也就高了,也很危险,而且纯氧是不能直接用来呼吸的。
第二种方法是通过高氯酸锂的还原反应,将空间站内的二氧化碳转换成氧气。但这种方法产生的氧气非常少,如果空间站的氧气只是依靠这种办法供给是完全不够的。
可以说,前两种方法只能为空间站的氧气打辅助,空间站上氧气的主要来源于第三种方法:电解水。
“电解”指的是将电流通过电日夏养花网解质溶液,将溶液化学分解的一种过程。所以通过水的电解来生成氢气和氧气。
而且,水中蕴含的氧气非常多,一升水可电解生成约620升的氧气,完全满足一个人一天的氧气(每人一天约消耗550升),也就是说,只需电解很少的水量就可以保证宇航员的氧气供应,所以国际空间站十几年也没有耗尽氧气。
那么,空间站的水又怎么来呢?
其实,空间站里的水并不是全部都用于制造氧气,而是大部分用于宇航员的日常的生活和工作,因为水从从地面运送到太空的成本很高,所以在国际空间站里,水都是循环利用。具体的说就是把宇航员在生活和工作中产生的各种废水(如洗漱水、尿液等)全部收集起来,再经过多重蒸馏、分离以及过滤等后,转化为可饮用的水继续使用,回收率可达到93%。
而那些用于制造氧气,被消耗掉的水很少,靠地面上的少量补给就可以维持。
四、为什么不能通过光合作用制氧?也许有人会问,我们初中化学中不是讲过光合作用吗?在空间站种植物,植物消耗二氧化碳产生氧气,而人类则消耗氧气呼出二氧化碳,这样不就可以循环利用了吗?而且光合作用还可以产生糖。那为什么在空间站实现不了呢?原因如下:
1、蒸腾作用失效
空间站在太空是微重力环境,而植物都已适应了地球表面的重力环境,这也是植物生长的最大障碍。在微重力环境下,空气对流差,叶片蒸发出来的水汽会吸附在叶片表面,堵塞气孔,植物就会被自己“淹死”。
2、灌溉是难题
在地球给植物浇水是件很容易的事,但在太空,就需要不断地浇水或专门开发滴灌技术浇水。
3、施肥很难
在太空中,植物需要特制的基质和专门配制的营养土。普通的土壤是不能用的,因为土壤中有数不清的细菌、真菌和其它有害物质,这些都会影响到宇航员的生活。
4、空间站空气并不适合植物
在空间站里,空气里的二氧化碳浓度比地面要高10倍,并且还有氨气、甲醇、甲醛等气体,虽然二氧化碳对植物有益,但其它一些气体对植物正常生长有害,必须过滤处理掉。
5没有空间种这些植物
要在空间站腾出一块菜园地,这比登天还难。
所以,在空间站不会通过植物光合作用产生氧气来维持。
国际空间站有尿液回收系统,通风口循环回收系统,氧气生成系统,萨巴蒂耶反应器,水循环系统:
1.尿液回收系统就是回收尿液通过各种措施生成水蒸气
2.通风口就是回收宇航员出的汗以及呼出的二氧化碳
3.氧气生成系统分裂水分子生成氧气
4..萨巴蒂耶反应器也是产生水
5.水循环系统对水进行清洁然后再给宇航员
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