神舟十二号圆满发射,顺利把我们自家的航天员送进了我们自己打造的空间站。
和以往航天任务不太一样的是,这一次,我们的航天员要在外太空停留的时间更长。但这任务时间一长,平日里不起眼的“吃喝拉撒”就都成了问题。尤其是“拉撒”。
“太空拉撒”有多重要,看看之前美国在这上面的投入就知道了。据说,美国宇航局曾为国际空间站研制过一款“太空厕所”,光是耗资,就高达万美元。
而除了“太空厕所”之外,一套专门针对航天员尿液的回收过滤系统也开始走进大众视野——进入太空后,想维持正常的水分需要,航天员们竟然得喝掉自己的“尿”。
NASA价值万美元的马桶世界上最高的水价
到了太空,一个人一天消耗的水,能值多少钱?
国际空间站告诉你:至少美元。
年前后,NASA和俄罗斯宇航局算了一笔账——国际空间站的生活用水成本是多少?
那个时候,国际空间站内还没有完善航天员的尿液回收及处理系统,为了保证航天员们的正常生活,他们只能定期用航天飞机或货运飞船把生活用水送到太空里。但这个成本很高。经过复杂的计算后,他们得出一个数值:每向国际空间站内运送1升水,就相当于要花掉美元。
国际空间站内的航天员根据当时的数据,国际空间站内的每个航天员,平均每天要使用约4.4升左右的水,以用于饮用、洗漱等方面。也就是说,每个航天员一天的水费,就能高达美元。
而结合当时的需要,空间站每年至少需要升的生活用水。这就意味着,单单在用水成本上,每年国际空间站就要烧掉至少万美元。
这可太烧钱了!家底再厚也不够这么烧的!
怎么才能既增加空间站内水的循环利用率,又能降低运水的成本?
思来想去,他们开始打起航天员尿液的主意。
真的猛士,敢于“喝尿”
从成分构成上看,人体的尿液当然能喝。
毕竟除了少量的尿素和微量元素之外,人体尿液的97%左右都是水。至于怎么利用好人的尿液,关键就看怎么处理这些尿素和微量元素。
关于这部分,国际空间站有他们的方法,而我们这一次,也搭载了独门优化后的“再生式生命保障控制系统”。尽管具体功能上会有些许区分,但在对尿液的回收处理上,大致都逃不过三个环节——预处理、水分回收,以及后处理。
此次我国航天员出舱画面所谓预处理,主要是向尿液中投放一些特制的化学药剂,从而抑制尿液中的微生物繁殖。因为一旦尿液中的微生物大量繁殖,就会催化尿液中的尿素水解,产生一种挥发性的气体——氨。这种气体可以透过蒸发膜,给后续尿液的处理带来很大麻烦。
经过预处理的尿液就可以进入水分回收环节。这个环节有两种方法,不管是还是,都可以把尿液中可利用的水分提取出来。
而这部分被提取出的水分,就可以进入后处理环节。经过一系列的消毒、过滤、去除例子和有机杂质等净化处理,以达到饮用水的标准。
到这一步,所谓的“尿液”已经不是原本的样子。至于能不能喝下去,就全凭航天员自己的心理素质了。
航天科技集团五院厂打造的水处理系“喝尿”不可避免,但总能更安全
从理论上讲,虽然经过一系列复杂处理后的“尿液”甚至比地面上的自来水还干净,但毕竟有“尿液”的前身在前,不论是谁,喝之前也免不了犹豫一下。
怎么才能解决空间站的饮水问题?科学家们目前主要瞄准了两个方向。
其一是扩大再生水的来源。
除了人体的尿液和站内的冷凝水之外,其实空间站内还有很大一部分没有利用起来的潜在废水。比如卫生用水、洗衣用水,以及从固体废物中回收的水。这一部分的水被利用起来,可以大大弥补水量的不足。据说目前,美国航天局已经开始对这一领域进行投资了。
中国空间站概念图其二是重视水质在轨的检测问题。
一般来说,每次进入太空时,航天员们都要带一定量的生活用水到空间站,而这些水会长期被保存在特定的储水箱里。水箱内的微生物鉴定和计数、PH值等成分的检测,直接关乎到航天员的饮用水安全。这部分的检测在地面已经很成熟了,可怎么在空间站上对这些数据进行检测,还有待突破。
当然,任何技术的研发是会根据实际需求调整的。但唯一肯定的是,水是生命之源,想探索太空的更多可能,要从解决“水”开始。
《我是科学人》纪录片由长安信托特约赞助。