太空中的饮水供应-天宫一号与神舟九号任务专题-中国载人航天工程网

admin 1个月前 (04-16) 社区服务 13 0

　　氧气、水和食物是人类赖以生存的三大要素，若断绝供应，就会危及生命。这三大要素断绝供给后，人的生存时间有所不同，断氧后的生存时间为2～4分钟，断水后为3～5天，断食（不断水）后为30～40天。因此，从生存的角度看，供氧比供水重要，供水又比供食重要。在地面，水分布广泛，取用方便，一般情况下无断水之虞。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。

　　载人航天器一般都有专门的供水系统，其任务是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。在某些飞行任务中，还需提供动物、植物用水及实验用水。

　　航天饮水包括正常轨道飞行期间的饮用水（含制备食品用水）、再适应饮水、非压力应急飞行期间的饮水（储备饮水）、压力应急飞行期间的饮水、舱外活动期间的饮水，以及返回地面后等待救援期间的饮水（救生饮水）等。正常轨道飞行期间的饮水、再适应饮水和储备饮水由载人航天器供水系统提供，该系统的终端是水分配器，它也是航天食品系统的组成部分，其他饮水可由袋装水提供。图3-9为航天员在太空中饮水。

　　载人航天器的型号和任务不同，其饮用水的来源也不一样，有的使用地面携带和货运飞船补给的水，有的使用燃料电池生成的水，长期飞行中还需利用回收和再生水。航天饮水的来源不仅影响航天饮水供给系统的结构及组成，也影响航天食品类型的选择。比较复杂的航天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。

　　无论饮用水的来源如何，供给必须达到摄取可靠、水量足够和水质合格三项基本要求。

　　所谓摄取可靠，是指饮水供给系统的硬件必须适于失重环境下使用，确保航天员能够安全可靠地喝到饮用水，可靠地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。不同的航天飞行任务，饮用水的供给量也不相同，这主要取决于航天员的能量消耗、饮用水来源、食品含水量以及环境温度和湿度等。就正常轨道飞行而言，每人每天饮用水供给量为2.5～3.0升。在苏联的联盟计划中，饮用水供给量为每人每天2.5升（其中包括食品含水量0.9升）；在美国阿波罗计划中，饮用水供给量每人每天2.6升，其中包括制备食品用水0.8升；在美国航天飞机计划中，饮用水供给量为每人每天3.0升，其中饮水0.7升，制备复水饮料用水1.4升，制备复水食品用水0.9升。如果航天员返回地面时在沙漠中着陆，而且是在夏季，救生饮水供给量至少为每人每天3.0升；若环境温度适宜（低于20℃），救生饮水最低供给量为每人每天1.0升。我国神舟飞船目前按每人每天3.0升配置。

　　为确保航天饮用水的卫生安全，必须对其进行消毒处理。航天饮用水基本上都采用化学方法消毒。美国早期航天饮用水用氯来消毒，但由于氯具有蒸气压力高，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。苏联/俄罗斯采用电解银溶液作为航天饮用水的消毒剂，在联盟号阶段，饮用水水质标准中银的限定浓度为0.2毫克/升，在空间站阶段为0.5毫克/升。水质标准中银的限定浓度和飞行时间长短有关，上述限量实际上是对加注水而言，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。

　　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。研究表明，人长期每天摄入400微克的银，可引起银质沉着症，但这种银质沉着对机体并无害处。泰勒（Taylor）等通过计算得出，产生银质沉着的最小剂量是0.9克。若以每天摄入2升含银0.15毫克/升的水计算，则需要10年左右的时间，才有可能发生银质沉着。苏联/俄罗斯一直使用电解银离子作为航天饮水的消毒剂，短期飞行银离子含量为0.10～0.20毫克/升，空间站阶段为0.5毫克/升，实践表明，航天员长达400多天的饮用是安全的。随着研究的不断深入和航天飞行时间的延长，未来航天饮水将在保证卫生、安全的前提下，突出饮用水的活性，着力增强其生理功能。　（责任编辑：杨帅）