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航天员执行180天飞行任务,每天要用4.4升水,所需的水从哪来?

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宇航员在太空中要时刻面对很多挑战,工作条件十分艰苦。太空不比宇宙,想要吃什么、喝什么宇航员都没办法自主决定。食物可以制备好压缩包装,可怎么把大量的水带上太空呢?尤其是我国执行任务的时候,有时候会有3个宇航员,他们对水的需求量非常巨大

水的重要性

水被称作“生命之源”,地球上的所有生物都起源于海洋,因此不管是什么生物,含量最多的成分是水,这也是近30亿年的进化为万物留下的痕迹。人体百分之七十都是水,并且很多生命活动都离不开水

水可以控制人的新陈代谢人体的各种物质运输需要水作为载体。水分不够时,人体的物质交换就会受到影响,体内的废物来不及排出,就会积累过多,危害健康。

当人体温度过高时,会加大自身的水分蒸发,为身体散热。如果散热不及时,人体温度过高,就会导致一些器官受到损伤。我们的血液中水分最多,如果没有水,血红蛋白无法流遍全身,人体就会缺氧

血红蛋白在血管中流动

此外,水是良好的化学反应环境,人体内时时刻刻都在发生着各种生物化学反应,比如有氧呼吸、比如各种离子的相互结合,这些都需要水的参与或者在水中进行

如果没有水或者水分不足,这些反应就会受到影响,从而人的身体也会出现不良反应。水还是人体的润滑剂,人的眼球必须处在湿润的环境下,人的呼吸黏膜必须保持湿润,没有水,人类看不清东西,也无法呼吸顺畅,很快就会死亡

当然,水不是越多越好,如果人体的水分含量超标,人体就会浮肿。而且水分过多会改变体液的浓度,发生物质的转移,所以人不能喝太多水,也不能长时间泡在水里。

太空用水

水对于在太空中工作的宇航员来说更重要。我们地球上生活的人,水大部分都是拿来喝和用的,但是太空中,水还要用来制造氧气

水的化学式是H2O,它表示水分子由一个氧原子和两个氢原子构成。氧气是人类离不开的重要气体,太空中没有任何空气,因此宇航员的呼吸要全靠飞船自主制造氧气(电解水)

如果单靠飞船携带水上太空,按照一名宇航员一天需要4.4升计算,三名宇航员所需的水量会非常巨大。航天器的携带物品重量有严格的规定,并且里面还有比较重要的实验器材,如果将3个宇航员所需的水全部运输上太空,那整个航天器就会超载,因此太空用水必须控制好重量。可是限重会导致水不够用,以神舟十三号的宇航员要在太空中执行180天的任务为例,应该怎样保障宇航员的生活用水呢?

神州十三号宇航员

答案就是将太空中能用到的水都充分利用。这里面的水除了飞船自身携带的,还有就是宇航员自身的水。人每天会蒸发1.7升汗液、排出1.6升尿液,此外,人体的粪便中也有水分,人呼吸出来的气体也有水分,这些统统都利用起来。不要误会,不是让宇航员直接使用尿液和汗液,而是在太空舱内设置有特殊的水分收集装置,可以将这些水分收集起来,进行循环利用

可是循环水最容易造成物质的沉淀,因此,宇航员在使用循环水之前,要对循环水进行检测,查看里面的微生物和矿物质含量是否符合要求,一旦不符合,宇航员就不能使用这些水。

另外,由于太空处于失重的环境,水在太空舱里不会四散飞走,而是聚集成水滴,但是一些水分子会从水滴中逃走,飞向四周,如果不小心进入器械里,会危及到飞船的安危。所以宇航员喝水的时候,不能使用杯子,而是将水装进一个袋子里,像食用果冻一样将水挤入嘴里

太空中的节约用水

空间站上的宇航员工作时间更久,循环水足够他们饮用,可是他们如果要洗澡的话,应该怎么办呢?

水在太空中比在沙漠中还要宝贵,因此绝对不允许有任何一滴水被浪费,宇航员在太空中一般不用水洗澡,不仅洗澡不用水,连洗头发都不用水。

宇航员携带上去的物资里面,有一种特殊的材料,既有纸的轻薄,又有布料的坚韧。它在地球上被润湿,上面有清洁肌肤所需的所有物质,宇航员只需要用它来擦拭身体,就可以起到清洁作用

宇航员的“澡盆”

有人会问这样能清洁干净吗?宇宙的环境和地球不一样,尤其是太空舱,它基本上就是一个无尘的环境,因此宇航员的皮肤不会像地球那样产生污垢需要大量水来冲洗,用这种“湿纸巾”主要擦拭皮肤上的皮屑

至于洗头发,研发人员专门研制了一种免洗香波,将它挤出来涂抹在头发上,它就会包裹住每根发丝,然后用“湿纸巾”将它擦下来,头发就洗完了。这也是女性宇航员可以留长发进入太空的原因,因为可以完全不用水洗头发,头发再长也无影响。

飞船里的水,还有的是用来进行试验的,一些失重试验在地球上无法进行,因此得趁着在太空中抓紧完成。

最贵的尿液

有人会问,为什么不采用运输补水法,让运输飞船送大量的水上去,这样宇航员们就不用委屈使用自己的尿液。虽然现在的发射技术已经非常成熟,但是成本非常昂贵。每运输1L水进入太空,就要花费一万美元,一名与航天所需要的水是4.4升,3名宇航员180天共需要2376升水,共计2376万美元。这还没有包括制造氧气的水和实验用水。

运输物资的货运飞船

而现在的太空水提取工艺,可以从1.6升尿液里提取出1.3升水,三名宇航员的尿液每天可以提取3.9升水,180天的时间就可以节省702升水,按照一升水一万美元计算,节省了702万美元,可以说这是最贵的尿液

按照这个效率,180天约可以从三名宇航员的尿液中提取756升水,折合美元756万。尿液和蒸发的总共金额是1458万美元。再算上粪便的水分回收,大约有1500多万美元

名副其实的“一水千金”

采用这样的办法,节省了一千多万美元的成本,回收尿液再制作成饮用水听起来的确难以接受,但是宇航员们经过了严格训练,他们认为没有什么

宇航员的艰苦

我们都知道宇航员的前身是优秀的飞行员,不是每一个飞行员都能成为宇航员,得经过严格的层层筛选,最终成为预备宇航员,接受进一步的训练。能够进入太空的宇航员,身体素质是人类中的佼佼者

宇航员进行转椅训练

即使这样的身体进入太空,他们依然要承受很多痛苦。已经退役的航天员身上,出现了很多变化。他们的骨骼在太空中会因为失重流失一部分骨质,再回到地球就会出现骨质疏松问题;他们的眼球晶状体,会因为始终产生一定量的变形,回到地面后,会出现看不清东西,要知道在进入太空前他们的视力是顶尖的。

宇航员还要每天承受巨大的精神压力,因为在太空中执行任务的过程中,必须时刻保持注意力高度集中。并且还要随时监督自身的环境,比如每天重复监测多次水的质量,很多工作都是重复且枯燥的。

并且这样的情况下,他们的味觉也受到了影响,宇航员的食物因为要顾虑很多,所以只保证其营养,不保证其口感,宇航员每天吃饭都味如嚼蜡

在这样艰苦的情况下,宇航员还能以饱满的热情完成任务,实在是特别伟大。更不要说迄今为止,牺牲的22名航天员。虽然这些牺牲的航天员们属于不同的国籍,但在这一刻,他们都是人类的骄傲。

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