一杯水3000美元?此事只应天上有
2020年10月1日,在伟大祖国生日这天,中国载人航天工程又有了新动向,我国载人航天工程第三批预备航天员选拔工作结束,中国空间站“三步走”计划稳步进行,预计2022年建设完成,我们离月球探测的“黄金时代”更近了。
自1961年前苏联发射了第一艘载人飞船,到“阿波罗”飞船登陆月球,再到中国航天员杨利伟搭乘“神五”上天,已有1000多人次进入太空。人类与太空已建立亲密的联系,宇航员在太空长时间生活的水问题也一直备受关注。
太空水的前世今生
早期宇航员喝的水是从地球带到太空的,但是随着在太空停留的时间越来越长,从地球携带不再是长久之计。
阿波罗登月飞船的一大问题就是,宇航员需要的水怎么解决?化学家们出场的时间到了!早在100多年前就有人提出了氢氧燃料电池的原理,当时派不上用场,摇身一变却成了香饽饽。
科学家把氢气作燃料电极(负极)、氧气作氧化剂电极(正极),再利用电解质渗入多孔的板而形成电解质板,组成航天用的氢氧燃料电池。工作时,向负极供给燃料氢气,向正极供给氧化剂氧气。氢气、氧气在电极上的催化剂作用下,通过电解质生成水,这种水名为“化学水”,也就是太空水的“前世”。
中国的航天员在太空饮用的是“纯净水”。这种水取自地下1700米,是为了确保水源没有任何污染,同时使水中的杂质含量降至最低。经过净化处理后,不添加任何微量元素,航天员饮用水的纯度可以达到99.99999%,堪称中国目前“最纯净的饮用水”。
中国宇航员喝的纯净水
现代用“尿”制太空水
2009年5月20日,国际空间站上举行了一次别开生面的庆祝酒会,空间站上的3名航天员举起了手中透明的玻璃杯,喊了一声“干杯”,碰杯后各自品尝了新诞生的太空水——“太空循环水”。
这种“太空水”是经美国宇航局研制的水循环设备处理,收集空间站航天员的尿液、汗液和站内空气中的水分等,经过多道程序,最终制备出可饮用的太空水。
在此之前,美、俄宇航局通过航天飞机或货运飞船将航天员饮用的太空水送上国际空间站,平均每升水都要花费11000美元。国际空间站上的每个航天员平均每天都要使用大约4.4升左右的水,这意味着每名航天员每天花费的水价就高达48400美元。若普通杯子容量为250ml,算一算,空间站一杯太空水要3000美元!
有了这套水循环设备,空间站就可以自行解决饮水问题,该设备仅需约6小时,就可制备22升饮用水。将来人类登陆月球乃至火星并长期居住都离不开这种水。
“神九”航天员首次实验“尿变水”
“神九”飞天,航天员除了完成与“天宫一号”手动交会对接外,还要验证再生技术系统。航天员呼吸、排汗产生的水汽将有冷凝水收集装置定时自动收集,而天宫一号带有的废物回收利用设备,将把这些废水再利用。
其中,电解制氧装置是将纯水制成氧气,而动态水汽分离装置则是用航天员的尿液进行水汽分离,这次3位航天员进行了“尿液循环器”的实验,使尿液真正变成“太空水”。
首批“尿液水”将被送回地面接受严格检测,只有在一切指标合格后,将来的航天员才会有“喝尿”的指令。据了解,在之前的地面试验中,这种尿液转化水的品质超过一般的纯净水。
神州九号舱内直播画面
我们的地球在宇宙中闪烁着蓝色的光芒,那是因为它被珍贵的水包围着,地球也是目前仅有的生物能够存活的星球。科技发展至今,人类上天入地已无所不能,但我们仍未实现“用水自由”。全国乃至全世界都处于水资源匮乏的状态,地球上的水用完再从别的星球“借”应该是不可能的。
如果为了避免地球被太阳吞没,人类可借助“流浪地球”计划逃离,那若要避免人类灭亡,唯有保护好地球仅有的水资源。
我们要看星辰大海,也要吃饭喝水。作为普通人,虽不会面临太空中的缺水状态,但若再肆无忌惮浪费水,未来要面对的将是一无所有的星球......