【简介：】航天员要想在空间站中长期生存，至少需要三样东西：食物、氧气和水。食物和水还好说，定期由地面发射上去的货运飞船进行补给，氧气就比较麻烦了。航天员无时不刻不在呼吸，需要的氧气
航天员要想在空间站中长期生存，至少需要三样东西：食物、氧气和水。食物和水还好说，定期由地面发射上去的货运飞船进行补给，氧气就比较麻烦了。航天员无时不刻不在呼吸，需要的氧气量特别大，全部依靠地面进行补给根本不现实。
空间站中是否充满了氧气我们首先要了解一个事实，航天员在空间站中是怎么呼吸的，需不需要带着氧气罩？
中国空间站
空间站内部的环境和外部的太空环境是相互隔绝的，而且是100%全封闭隔绝，不能有一丁点儿缝隙。上个世纪六十年代，人类刚刚上天时，载人探测器里面的空气环境是纯氧环境，里面除了氧气什么都没有。
航天员在纯氧环境中呼吸，不需要带着氧气罩，但是却发生了两起致命的悲剧性事件。1961年，前苏联宇航员瓦连京·瓦西里耶维奇·邦达连科在地面进行耐低压模拟训练时发生了意外，被重度烧伤，最后不治身亡。1967年，美国阿波罗1号的三位宇航员在地面测试纯氧舱时，也因为火灾而意外身亡。
行星
这两起事故的罪魁祸首都是纯氧环境。从此以后人类就放弃了低压纯氧舱方案，改用与地面空气成分接近的方案，即氧气占22%，氮气占78%。这种空间站中的空气环境方案一直沿用至今。
在这种空间站环境中，航天员也不需要带着氧气罩，就跟在地面上正常呼吸一样。所不同的是，空间站中的空气成分少了稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡），二氧化碳和其他物质（如水蒸气、杂质等），理论上来说更加纯净了。
空间站中的氧气从何而来既然空间站中的氧气占比22%，航天员又在时时刻刻地消耗着氧气，那么空间站中的氧气到底从何而来呢？
氧气生成系统电解水制氧
无论是国际空间站还是中国空间站，里面都有一套甚至多套制取氧气的设备，叫做氧气生成系统。利用这套设备，空间站就能够为多名航天员提供源源不断的氧气。
氧气生成系统的原理很简单，就是利用电能分解水，然后产生氧气和氢气，其中的氧气供应航天员呼吸。制氧所需的电能通过太阳能电池板获得。
空间站中的氧气罐
那么空间站每天需要制取多少升氧气，制氧又需要消耗多少升水呢？
航天员每天需要呼吸的空气量大约是1.1万升，呼入时氧气含量是22%，呼出时剩余的氧气含量是15%左右。简单换算一下，航天员每天大概需要550升的氧气。
通过氧气生成系统制取氧气，每一升水能够制取620升的氧气。这样的话，每天消耗不到一升水制取氧气，就足够一名航天员呼吸用了。具体到通过神舟十二号发射上天的聂海胜、刘伯明和汤洪波身上，中国空间站在他们停留的三个月时间里，只需要消耗不到270升的水来制取氧气，就够他们三个人呼吸用了。
太空马桶集成了废水收集系统
而制取氧气用的水从哪里来呢？主要来自地面的补给，也有一部分来自空间站收集的各种废水，甚至包括航天员的尿液（会经过消毒杀菌处理）。
地面补给氧气生成系统是空间站氧气的主要来源，但绝不是唯一的来源。万一这套系统哪天出现故障了，没有了替代方案，后果将不堪设想。2020年10月份，国际空间站俄罗斯舱段的氧气生成系统就瘫痪了三次。
龙飞船为国际空间站运送补给
空间站中的另外一种氧气来源就是地面补给。国际空间站每隔一段时间就会收到来自地面的物资补给，这其中就包括氧气。空间站里面通常都会存放多个氧气罐，里面存储着大量的氧气以防意外情况发生。
航天员出舱需要携带氧气罐吗中国空间站航天员出舱
在进驻中国空间站17天后，神舟十二号飞船的航天员进行了中国空间站首次出舱活动。航天员刘伯明、汤洪波身着“飞天”舱外航天服，先后从天和核心舱节点舱成功出舱，并且完成了在机械臂上安装脚限位器和舱外工作台等工作任务。
中国空间站航天员首次出舱活动
那么我们为什么没有看到刘伯明和汤洪波携带的氧气罐呢？
实际上，刘伯明和汤洪波每个人都携带了供呼吸用的氧气罐，不过氧气罐被集成到了“飞天”舱外航天服上了。
“飞天”舱外航天服
我国自主研制的这套新一代出舱服造价约3000万元人民币，重约120公斤，可供航天员在舱外连续工作6到8小时。
造价3000万的出舱服
“飞天”舱外航天服采用闭式循环非再生式环控生保系统，在它的背部装有一套专门提供氧气等维持生命所需各种条件的便携式生命保障系统。这套便携式生命保障系统里面，就装有一个高压氧气瓶，使用40千帕纯氧压力制度为航天员供氧。
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空间站上的氧气一方面靠地面供应，另一方面靠电解水循环使用，空间站上有完整的生命保障体系。
离开空气，人也许只能存活两三分钟，我们在地面每时每刻都在呼吸，但在距离地面400千米的太空上，是没有空气的。
空气的作用不仅仅是提供氧气让人类呼吸，空气的成分以及压强问题也至关重要。
在真空环境中，水的沸点接近0℃，这就意味着人类在真空环境中，身体上的水分会瞬间沸腾起来，水分蒸发殆尽之后，人体很快就会变成一具干尸。
空间站则是创造了一个跟地面类似的环境，提供充足的食物、水源以及氧气，才得以让宇航员在距离地面400千米的地方，执行太空任务。
国际空间站是16个国家通力合作，花费1600亿美元才建立起来的，这个比足球场还大的空间站，是靠一次又一次的火箭运输，才将零部件运送到太空中，最后拼接起来。
那么在上面生活的宇航员，所需的生活物资也需要一次又一次的运送上去，但是水源和氧气仅仅靠着从地面运送，需要花费巨大的成本，这显然是不现实的。
那么空间站上的氧气，究竟是从何而来，为何十几年还没有耗尽？
1、早期载人航天探测器采用的是低压纯氧的环境现在的国际空间站上的空气跟地球大气层里的是一样的，氧气的占比在22%左右，氮气占比将近78%。但在以前，早期的载人探测器采用的是纯氧环境。
因为发射探测器到太空，重量越小越好发射，采用纯氧可以尽量少携带空气上太空，探测器内部是个低压环境。
但是后来发生了几次事故，让科学家们意识到，低压纯氧并不是好的选择。1961年，苏联最小的宇航员瓦连京•邦达连科，在纯氧舱测试时被活活烧死，当时他只有23岁。
1967年，阿波罗1号的三位宇航员，在地面测试纯氧舱时，也因为突发火灾而牺牲。纯氧低压舱的方案很快便被放弃了。
到了1973年时，天空实验室采用75%氧气和25%氮气的低压环境，但也不是最好的方案。
直到后来的国际空间站，才采用跟地球大气一样比例的空气，无论是氧气含量还是舱内压力，都跟地面上接近。这
才让宇航员最大限度的适应了空间站上的生活，因为他们执行任务的时间，长达数月之久，低压环境很难长时间生存。
当然了，空间站能够采用22%氧气占比的空气，也跟科学技术的进步有关，因为含氧量较低的空气，不可能仅仅靠地面运输来维持。
2、空间站上的氧气靠电解水来提供，并且可以循环利用国际空间站上的太阳能电池板，为整个空间站的运行提供电力资源，将水电解成氧气和氢气并不太难。
电解水有一个好处，就是很少量的水，可以电解生成很多氧气，1升水完全电解之后，可以生成620升氧气，而一名宇航员一天所需的氧气，大约为550升。也就是说一升水电解之后的氧气，完全后一名宇航员使用一整天。
水电解生成氧气和氢气，氧气供宇航员呼吸，氢气也没有浪费，而是收集起来，借助催化剂，在一个叫作萨巴捷反应器的装置中，与宇航员们呼吸产生的二氧化碳发生化学反应，产生水，只留下甲烷作为废物。
只要空间站有足够多的水，氧气完全不成问题，因此水的合理利用显得至关重要。空间站上的水资源利用率也非常高，几乎所有的废水都会重新利用，包括宇航员小便产生的尿液，都会收集起来，净化之后重新使用。
因此，空间站上的氧气主要来自水资源，通过电解水的方式产生氧气。产生的氢气又可以和二氧化碳生成水，氧气和水就是这样循环使用，只要有水，就有源源不断的氧气供应。
3、补给飞船为空间站运送氧气以目前的技术，国际空间站上的水资源和氧气，都无法做到100%重新利用，循环使用过程中总是有一些损耗。
因此空间站需要地面补给物资，每隔一段时间补给飞船就会运送食物、水源以及氧气等物资到空间站。
一种方式是直接运送加压氧气罐到空间站，另一种方式则是运送固体燃料氧气发生器，利用固体粉末的化学反应来制造氧气。目前比较常见的是使用氯酸钠和铁的固体粉末混合物，点燃后会生成氧气。
所以说，地面补给是空间站氧气来源不可或缺的一种方式。
4、宇航员太空行走时，宇航服内必须是低压纯氧的环境前面我们介绍的是，宇航员在空间站的生活环境，空气比例跟在地面上差不多。但如果宇航员出舱执行任务，宇航服内必须采用低压纯氧的环境。
宇航员在执行出舱任务时，将宇航服内灌入纯氧，但不能灌入太多，因为宇航服必须要保证低压环境。
输入纯氧很好理解，可以尽可能多的为宇航员提供氧气。其实保持低压是为了宇航员方便执行任务，因为空间站外是个真空环境，宇航服内如果压力过高，那么衣服会鼓起来，而且宇航员很难活动，这个执行任务带来不便。
5、结语我们生活在地面上，习惯了呼吸免费的空气，忽略空气的重要性，甚至感受不到空气的存在。
但在距离地面400千米的空间站上，空气是非常宝贵的，空间站必须源源不断的产生新鲜空气，才能保证宇航员的生存。
其实空间站上有一整套保证宇航员生命的系统，这个系统可以让水资源和空气循环使用，可以过滤掉水哥空气中的杂质和有毒物质。
但是不管怎样，在空间站上工作生活，都不一件容易的事，宇航员们在失重的环境中，在密闭狭小的空间里，执行长达半年之久的太空任务，对他们的身体和心理，都是极大的挑战。
2021年6月17日，神舟十二号搭载三位航天英雄，成功登陆中国自己的空间站，标志着中国航空史新的阶段。
我们的天宫空间站相比国际空间站，在很多方面有所改进，宇航员们的太空生活会更加舒适！
最后向所有的宇航员们致敬，是他们冒着生命危险，牺牲自己的身体健康，为人类探索太空做出巨大贡献！
预祝我国的三位航天英雄，能够圆满完成太空任务，凯旋归来！
