每年的3月22日是世界水日,旨在呼吁大家节约水资源,保护水资源。对于航天员来说,水资源不可或缺,但太空中没有水。该怎么办呢?世界水日,让我们看看“天上之水”是怎么来的?
诗仙李白的《将进酒》中有这样的诗句:“君不见,黄河之水天上来,奔流到海不复回。”在载人航天活动日益频繁的今天,为太空供水已不是新鲜事。那么,这天上之水是如何来的呢?为什么要供应这天上之水呢?
李白
氧气、水和食物对我们人类的生存是必不可少的,若断绝供应,就会危及生命。人类断氧后,生存时间为2~4分钟,断水后为3~5天,断食不断水后为30~40天。可见,从生存的角度看,供氧比供水重要,供水又比供食重要。
氧气、水和食物是人类生存必不可少的
太空是一个无水环境,为了确保航天员的生命安全,载人航天器必须向航天员供氧、供水,而供水和供食又密不可分。通常,载人航天器都有专门的供水系统,专为航天员提供饮用水和卫生用水,并为生命保障系统提供设备用水。在一些特定的任务中,还需提供动物、植物用水及实验用水。
太空是无水环境,需向航天员供水
当然,太空供水主要是为了供航天员饮用,但并不是所有饮用水都来自于供水系统。只有正常在轨飞行期间的饮水、着陆后舱内再适应饮水和储备饮水由载人航天器供水系统提供。航天员需要从供水系统中获取饮用水时,借助的是水分配器,水分配器还是航天食品系统的组成部分,其他饮水可由袋装水提供。
航天员在太空中饮水
天上之水并不是同一个渠道而来,根据载人航天器的型号和任务不同,其来源也不一样。最简单粗暴的一种,就是通过地面携带和货运飞船补给而来的水,取自地球。除了自带,太空中还可以自产水,即使用燃料电池生成水。在长期飞行中,由于用水量很大,除了以上两种渠道,还需利用回收和再生水。
由于航天食品的制备和食用很多时候都需要水的参与,因此,航天饮水的来源也会影响航天食品类型的选择。比较复杂的饮水供给系统由水的收集、处理、储存、输送、分配、加热、冷却、消毒和水质监测等一整套装置组成。
那么,如何保证航天饮水安全、充足呢?通常,有三项基本要求:航天饮水供给必须达到摄取可靠、水量足够和水质合格。
摄取可靠,是说饮水供给系统的硬件设备必须适于失重环境下使用。也就是要确保航天员能够安全可靠地喝到饮用水、用饮用水制备复水食品和复水饮料。
水量足够是指饮用水的供给量应满足航天员的饮水需求。由于不同的航天飞行任务时长和成员人数不同,饮用水的供给量也不相同。一般,在轨飞行时,每位航天员每天饮用水供给量为2.5~3.0L。
航天员王亚平在太空喝水
在苏联的联盟计划中,为每人每天供水2.5L,包括食品含水量0.9L;在阿波罗计划中,饮用水供给量每人每天2.6L,同样包括制备食品用水0.8L;在美国航天飞机计划中,饮用水供给量为每人每天3.0L,其中饮水0.7L,制备复水饮料用水1.4L,制备复水食品用水0.9L;我国神舟飞船的供水量为每人每天3.0L。
阿波罗飞船
最后一项水质合格,也就是确保航天饮用水的卫生安全。这就需要对其进行消毒处理。航天饮用水基本上都采用化学方法进行消毒。
航天饮用水使用化学方法消毒
美国早期航天饮用水用氯来消毒,但由于氯具有转移困难,对某些结构材料有腐蚀作用,并且易与某些微量有机成分反应产生致癌物质和二次污染物质等缺点,从天空实验室起就停止使用,改用碘来消毒。
天空实验室
苏联/俄罗斯采用电解银溶液作为航天饮用水的消毒剂。银作为一种微量元素,少量摄入对人体无害,如摄入过多,会引起银的沉着积累,但这种银质沉着对机体并无害处。水质标准中银的限定浓度不一,和飞行时间长短有关。
在联盟号阶段,饮用水水质标准中银的限定浓度为0.2mg/L,在空间站阶段为0.5mg/L。但是在储存期间,由于结构材料对银有吸附作用,航天饮水中银的浓度会逐渐降低。为了保证水质在储存期间不至于下降,长期飞行需要提高加注水中银的浓度。现阶段我国也采用银离子作为航天饮水的消毒剂。
编辑/杨斯爽
审核/杨洁
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