航天员每天要用4.4升水，执行180天飞行任务所需的水，该从哪来？

此前，神舟十五号的宇航员们首次完成出舱活动的事件引发了热议，这一个航天乘务组已经在太空中生活了将近3个月了，而他们的计划在轨生活时间为6个月，也就是180天。

神舟十五号宇航员们已经完成首次出舱活动

据悉，在这180天当中，航天员每天大约要用4.4升水，而向太空运水每升的造价为1万美元左右。这样说的话，太空生活的成本未免也太高了。

那么，空间站的水都是依靠货运飞船运上去的吗？执行180天飞行任务所需的水到底从何而来？

太空中的“生命之源”从何而来？

水一直被誉为生命之源，因为人在没有食物的环境下依靠水还可以存活半个月左右，但是断水之后5到7天就会有生命危险了。比如在彻底断水72小时以后，就会出现剧烈头痛的症状，大脑甚至会受到不可逆的损伤。

水是生命之源，人断水72小时候就会出现诸多症状

正因如此，宇航员们想在太空中正常的生活和工作，水资源必须要保持足量供应。此前航天科技不够发达的时候，人们只能通过最传统的方法向太空运水。

以国际空间站为例，在水循环处理系统开始工作之前，所有的水都是依靠航天飞机或者货运飞船送上去的。

这种运输方式就导致每升水的成本高的离谱，可以轻松达到1万美元。而根据测算，每个航天员每天需要饮用的水量就已经达到了2.5升，此外还有电解水制氧的需求、洗漱的需求，将这些都算进去的话，一位航天员每天至少要消耗约4.4升水。

每个航天员一天要消耗4.4升水

而空间站当中的成员数量一般是3到6个，如果按六个人来算的话每天就要消耗26.4升水，这意味着一天就要花费27万美元左右。180天飞行计划过程中的消耗，自然就轻松突破千万美元了。

当然，不仅是运输成本高的问题，水资源如何储存也成问题。

要知道，货运飞船可不是顺丰快递天天都能发，往往需要间隔一段时间才会发货。在这种情况下，就得一次性准备多天的用量，而这些水运上去之后都很难找到储存的地方，浪费了本身就很宝贵的空间。

人们在过去会使用货运飞船向太空运水

在这种情况下，人们不得不开始想办法，试图让空间站实现“自产自销”。而自产的方法主要分为化学法和生物法以及水循环。

以化学法来说，阿波罗飞船就已经开始使用这种方法了。

因为在飞船上一般有一种特殊的燃料电池，使用氢和氧来发电，而两种气体接触燃烧之后不仅能发电，还能“产水”。阿波罗飞船上每台电池的产水量约为0.23-0.54升/时，这些水产出之后还需过滤才能使用。

航天器上的燃料电池具有产出水的功能

总的来说，化学法产出的水太少，生物法的发展还不够成熟，所以如今常用的方法还是水循环的方法，人们也将其产物称为“太空水”。

大家应该在中国宇航员的太空生活直播当中见过这种水，它们都被装在透明的袋子当中，上面标注着“航天用水”。

众所周知，地球上是存在相对完美的循环的，这种循环可以“变废为宝”，让整个生态维持在相对稳定的状态中。而空间站其实也相当于一个小型的生态圈，所以也具备“循环”的功能。

地球拥有水循环，可以实现变废为宝

宇航员每天在其中生活，是会产生许多废水的，比如尿液、汗液之类的，这些从人体当中排出的废水都能够通过“水循环系统”获得新生，成为人们日常生活所需要的用水。

在这种情况下，2008年国际空间站生活用水、电解用水总量当中的44％都来自于水循环利用。

空间站内大量的水来源于水循环利用

并且，随着水循环系统的不断升级和完善，如今的“产出”变得更多了，该方式已经成为了太空中“生命之水”的主要来源。

那么，水循环系统是由什么组成的？它又是如何工作的呢？

水循环系统的组成与工作方式

水循环系统其实是空间站环境控制和生命保障系统当中一个重要的组成部分，这一系统的存在就是帮助空间站创造一种类似于地面的环境，让其能够实现循环，为空间站提供充足的水和氧气，毕竟消耗量会随着在轨时间的延长不断变多。

空间站当中的环境控制和生命保障系统的主要构成

根据资料来看，3人乘组在轨1年要耗用大量水气物资和其存储容器,主要包括: 水约4吨、氧气约2吨、二氧化碳净化剂约2吨, 同时生成的废水、尿液和废弃净化剂需要占用大量储存空间。

水循环系统主要是由小便回收器和水处理器组成，在天宫空间站当中小便回收器也被称为尿处理系统，其目标就是通过减压蒸馏的方式从宇航员尿液当中提取出水源，然后再让水处理器进行深度净化，最终达到饮用水的要求。

尿处理系统主要从人的尿液中提取水源

从实验中获得的空间站载人环境的相关代谢指标来看，每个宇航员每日的尿液量大约为1.6千克，这就意味着“原材料”还是非常丰富的。

每个宇航员每天大约产出1.6千克的尿液

尿处理系统工作的基本流程是，在储存的尿液当中添加处理剂，进行前期的预处理。当预处理完成之后，再进行低压蒸馏，以此祛除尿液当中绝大部分污染物。

由于想在太空当中实现蒸馏还是比较困难的，还专门设计了旋转蒸馏装置，这种装置结构体积小、摩擦功耗低、密封性能也很强。

空间站中的旋转蒸馏装置

在得到该装置产出的蒸馏水之后，还是不能直接饮用，因为此时的蒸馏水中依旧残余某些有害物质，需要进行深度净化。

此时水处理系统就要出场了，它会先利用过滤的方式去除蒸馏水中参与的固体颗粒，然后再使用离子交换树脂进行脱盐、使用活性炭吸附大分子污染物。完成以上操作之后，还要加入灭菌剂避免水中微生物滋生。

最终，水处理系统当中的反应器还会使用导电率敏感器测试水的纯净度，因为水越纯净其导电率就越低。如果可以通过，就能够进入净水箱当中供宇航员们使用了。不合格的话，则要送回去重新处理。

最终还要对处理完的水进行评估，使其符合回收标准

以上就是空间站水循环系统的工作流程，人们正是通过它基本实现了自给自足。除了尿液会参与水循环，生活废水、汗液之类的也会被回收。

载人综合模拟验证试验结果现实, 系统水处理速率能够满足6人乘组条件的冷凝水和尿蒸馏水处理能力, 水回收效率不低于95%, 净化后水质指标要求满足航天员饮水水质要求和电解制氧水质要求。

当然，除了以上所说的关键的水循环系统以外，空间站当中的氧气再生系统也十分关键。

空间站的氧气再生系统

宇航员的太空生活除了要喝水，还要呼吸，所以制氧问题也备受关注。目前，主要采取的就是通过电解制氧的方式，把水中的氧气和氢气分离。

人们会使用电解制氧的方式，来获得氧气

根据资料来看，从2007年开始在国际空间站工作的美国氧气生成系统，就让空间站内78％的氧气实现了再生。

而以我国的天宫空间站来说，天和核心舱内再生生保技术的运用，已经让氧气资源几乎实现了100％再生。在这种情况下，宇航员们能够轻松地实现长期在轨生活。

说到这儿，大家是否也想进入太空尝尝“太空水”或者“再生氧”呢？