水一直被視為是生命之源，沒有水也就沒有生命，人類航天器在遙遠(yuǎn)地外世界尋找生命時，首先會去尋找水，有水才有可能有生命存在，然而對于高級動物而言，氧氣也是必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，我們每天需要大量氧氣來維持生命。
地球大氣中含有21%的氧氣，并且全球植物不斷地釋放氧氣，足夠讓全球人類呼吸，地球大氣厚度只有100公里，運(yùn)行在離地面400公里軌道上的空間站所處的環(huán)境完全是真空環(huán)境，沒有水，沒有氧氣。
一個成年人每天需要600升氧氣，也就是說天和核心艙內(nèi)的航天員每天需要1800升氧氣，而3名神舟13號航天員將在天和核心艙內(nèi)生活半年時間，共需要約33萬升氧氣，這么多氧氣能充滿330立方米空間，天和核心艙內(nèi)部只有110立方米，這么多氧氣怎么來？
眾所周知，以美俄為首的16國共同打造的國際空間站，已經(jīng)在400公里近地軌道上運(yùn)行了20多年，長期有3~6名宇航員駐留在這里，最多的時候宇航員人數(shù)達(dá)到9名，每天要消耗大量的氧氣和水。
如果完全依賴來自地面上的氧氣和水，只怕每一個月貨運(yùn)飛船都要發(fā)射一次，給空間站運(yùn)送數(shù)噸的氧氣和水，這樣一來，就大大增加了空間站運(yùn)營成本，顯然不太現(xiàn)實，再說了用飛船運(yùn)送大量氧氣還冒著極大的風(fēng)險，氧讓燃燒變得更加猛烈。
美國曾經(jīng)就吃了這樣的虧，1967年1月27日，阿波羅1號飛船進(jìn)行了發(fā)射前的例行測試，跟發(fā)射是一樣的，三名美國宇航員爬進(jìn)了阿波羅指令艙，但誰也沒有想到，指令艙突然竄出火苗，宇航員在呼叫完“火警”17秒后全部喪命。
為何三名宇航員瞬間全部喪命呢？調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)主要是艙內(nèi)純氧惹的禍，艙內(nèi)一小段鍍銀銅電線接頭上的絕緣套破了，接頭重復(fù)摩擦產(chǎn)生火星，純氧讓小火星猛烈爆發(fā)，十幾秒，火勢就已經(jīng)大得無法控制了。
在純氧環(huán)境中，一個小火星也會爆炸，就像炸藥遇到火一樣，變得十分可怕，我曾經(jīng)就遭遇過，以前一位同事用氧氣乙炔割槍切割金屬，看到氧氣管漏氣，于是我用手捏住漏氣處，這時一個小火星飛過來，小火星爆炸了，手瞬間被燒變形了，好幾個月才恢復(fù)。
這兩個例子充分說明，給飛船艙內(nèi)注入純氧直接讓宇航員呼吸是很危險的，后來，美國宇航局也沒有再繼續(xù)這么做了，而是參照了地球大氣的配比，讓氧氣含量約為21%，就算艙內(nèi)真的產(chǎn)生了一個小火星，也沒有什么大事。
其實不管是國際空間站，還是中國空間站，都有一套非�？茖W(xué)的“再生生保”系統(tǒng)，“再生生保”系統(tǒng)解決了空間站的用水和用氧問題，通過太陽翼獲得的電力將水電解成氧氣和氫氣，氫氣屬于無法呼吸的廢氣，直接被排放到艙外，有用的氧氣被放到室內(nèi)。
水電解的化學(xué)式為2H2O=2H2+O2，1升水（1公斤水）可以電解出約0.1公斤氫氣，0.9公斤氧氣約等于630升純氧，足夠一個人一天24小時的呼吸需求，中國空間站上的三名航天員一天只需要三公斤水來制氧就足夠了。
國際空間站的“再生生保”系統(tǒng)時刻檢測和監(jiān)控空氣中的氧氣濃度、二氧化碳濃度，以及少量有毒氣體濃度，吸走多余的二氧化碳?xì)怏w和有毒氣體，對艙內(nèi)空氣起到凈化作用，讓空間站中的空氣環(huán)境跟地面空氣比例一樣，保證航天員的身體健康。
你可能會納悶，空間站內(nèi)的有毒氣體從何而來？盡管空間站結(jié)構(gòu)和電子設(shè)備都使用了無毒放心的航空材料，但還是會產(chǎn)生少量的有毒氣體，人體每天也會通過“放屁”的方式排出一定的廢氣，廢氣中就含有一定的毒素，而“再生生保”系統(tǒng)就可以凈化空間。
每名航天員平均每天要用掉4公斤水，加上用來制氧的3公斤水，三名航天員每天需要15公斤水，那么半年時間就需要3噸水，再加2噸食物和2噸物資，一艘天舟飛船裝不下，需要兩艘天舟飛船，成本顯然過高。
其實“再生生保”系統(tǒng)，可以將廢水凈化成可以純凈水，達(dá)到可飲用級別，“再生生保”系統(tǒng)收集航天員尿液和散發(fā)到空氣中的水蒸氣，將它們凈化成水，據(jù)說轉(zhuǎn)化率高達(dá)80%以上，這意味著3名航天員半年時間實際只需要1噸水就夠了。
總之，不管是國際空間站，還是中國空間站都使用了最先進(jìn)的航天技術(shù)，能夠制造可供呼吸的空氣，還能形成閉合的水循環(huán)，大大減少了航天員對生存物質(zhì)基礎(chǔ)依賴程度，支持人類探索更遠(yuǎn)的外太空。有趣有料的科學(xué)內(nèi)容請關(guān)注唯一的微信公眾號：有趣探索
