扬汤止沸用什么原理避免安全事故:国际空间站的氧气到底从何而来为什么十几年了还没耗尽呢

航天员要想在空间站中长期生存，至少需要三样东西：食物、氧气和水扬汤止沸用什么原理避免安全事故。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。

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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？

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中国空间站

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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。

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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。

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行星

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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。

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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。

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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？

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氧气生成系统电解水制氧

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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。
【扬汤止沸用什么原理避免安全事故:国际空间站的氧气到底从何而来为什么十几年了还没耗尽呢】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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