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神舟十七号安全返航!飞6个月要30万升氧气,这么多氧气哪里来的

作者:璀璨科学

在4月30日,神舟十七号凯旋归来了!在2023年10月26日,三名航天员汤洪波、唐胜杰、江新林乘坐神舟十七号飞船前往中国空间站,其中汤洪波担任本次飞行任务的指令长。根据工作安排,这3名航天员的在轨时间为6个月,在返航之前需要迎接神舟十八号飞船的到来。

神舟十七号安全返航!飞6个月要30万升氧气,这么多氧气哪里来的

在4月25日晚上,神舟十八号飞船成功发射升空,将3名航天员叶光富、李聪、李广苏送上了中国空间站,中国空间站再次住满了6名航天员。神舟十七号、神舟十八号的这6名航天员一起在中国空间站内生活了大约5天时间,在这期间他们进行了工作交接,在完成交接工作后,神舟十七号飞船也就从中国空间站撤离返回地球了,在4月30日成功降落到东风着陆场预选着陆点。

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虽然航天员是在外太空生活、工作,但是和地面一样,氧气、水这些物质都是必不可少的。神舟十七号的3名航天员在中国空间站内生活、工作了差不多6个月时间,这么长时间内,3名航天员就需要消耗接近30万升氧气。

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这还仅仅是神舟十七号3名航天员所需的氧气,中国空间站首个舱段天和号核心舱从2021年4月就已经发射升空了,至今已经运行了超过3年时间,为什么飞行了这么久,我们都没有听说过中国空间站出现缺氧的情况呢?这么多氧气到底是哪里来的?

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这么多氧气哪里来的

3名航天员飞行6个月需要差不多30万升氧气,在我们的空间站内,完全没有这么大的空间来存放氧气。而且在空间站内存放纯氧其实是一件很危险的事情,如果出现一点小火花都可能会酿成大祸。所以,3名航天员所需的30万升氧气显然不是提前准备好放到飞船内或者空间站内的。那这些氧气是怎么产生的呢?

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在地面,我们可以自由呼吸,但是在外太空就不行了,因为在近地轨道几乎处于真空状态,几乎不存在氧气。而飞船内部压强比外太空大得多,显然也没法直接从外太空获取氧气。

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在以前载人飞船单独执行飞行任务的情况下,单次飞行时间一般都不会很长,像神舟五号飞船飞行时间不到1天,只有1名航天员,在这样的情况下,一次飞行任务所需的氧气还是比较少的,给飞船安装个氧气罐就可以解决了这一个问题。而在空间站时代,每次飞行时间都长达几个月,氧气罐已经满足不了要求。不过,这难不倒科学家,因为他们通过电解水来产生氧气。

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水由氢元素、氧元素组成,通过电解设备就会产生氧气、氢气。1升水理论上可以电解出大约620升氧气,也就是说,大约需要电解500升水,就会产生可以支持3名航天员在轨生活、工作6个月所需的氧气了。

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在日常生活中,我们基本上很少会看到电解水来制备氧气的情况,这是因为大气中本身就富含氧气,在地面生活完全就是实现氧气“自由”,完全没有必要电解水来产生氧气给自己呼吸。而且,电解水也是需要具备很多条件的,其中一个条件就是需要有大量的电力供应,所以电解水的成本也比较高。

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在地面电解水需要消耗能量,其实是得不偿失的,但是在空间站内的情况就完全不同了。以中国空间站为例,天和号核心舱的单个太阳翼的面积差不多有一个标准单打羽毛球场那么大,除此之外,问天实验舱、梦天实验舱也都分别安装了2套太阳翼,每套太阳翼的面积达到了138平方米,功率高达18千瓦,4个这样的太阳翼就能提供空间站建成后三舱组合体80%的能量。

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除了这3个舱段外,与空间站组合体对接的神舟载人飞船、天舟货运飞船一样有太阳能电池板,也可以发电。由于空间站组合体的太阳能电池板非常多,只要有太阳光照射到这些太阳能电池板,就能源源不断产生电力,这些电力除了维持空间站的正常运行外,还有剩余的电力来电解水。所以在空间站内电解水完全是没有任何问题的。

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最重要的是,从地球运输500升水到太空也很容易、很安全,远比直接运输氧气罐上去安全得多。此前,我们每年会发射2艘天舟货运飞船到中国空间站进行补给,其中就搭载了一些水。而从天舟六号货运飞船开始,新一批次的货运飞船进行了升级,搭载了更多的物资,所以天舟货运飞船的发射次数也从之前的每年2艘调整为每2年3艘。

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神舟十八号将会飞行6个月

现在神舟十七号飞船已经凯旋归来了,中国空间站也交给了神舟十八号航天员乘组。按照计划,神舟十八号的3名航天员也会在中国空间站内生活、工作6个月时间,他们所需的氧气也是通过电解水的方式来产生的。按照计划,在今年下半年,我们还会发射天舟八号货运飞船、神舟十九号载人飞船。

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神舟十八号飞船是在4月下旬发射升空的,在轨飞行时间为6个月预计在10月下旬返回地球。考虑到神舟十九号飞船也会在神舟十八号飞船返回前几天发射升空,所以大致可以推测出神舟十九号飞船的发射时间应该也是在10月下旬。

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根据工作安排,在接下来这6个月时间内,神舟十八号的3名航天员会完成一系列的科学实验、试验,除此之外还会进行2-3次出舱活动,以及货物的进出舱,同时也需要完成空间站空间碎片防护装置的安装工作。从任务的安排来看,神舟十八号航天员乘组的任务也是具有较大的挑战性的。

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由于担任神舟十八号任务指令长的航天员叶光富此前曾经执行过神舟十三号任务,那一次飞行任务时间也是6个月,所以当神舟十八号任务结束返回地球时,叶光富的在轨时间加起来将会达到1年时间,到时候就会成为大陆在轨时间最长的航天员。

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