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航天员的尿液变成了纯净水?

2023-10-28

军事文摘·科学少年 2023年9期
关键词:纯净水航天员空间站

你能想到吗?航天员在太空喝的水大多由尿液转换而来。估计很多人都难以接受这种独特的太空“饮食文化”吧!

这实在是没有办法的做法。要知道,在太空中,一个航天员每天生活的必备物资,包括空气、食物和水等,折合为有效载荷大概是15 千克。尽管目前太空运输技术不断进步,每千克运输成本仍然在10000 美元以上。这就意味着,能带上太空的物资非常有限,特别是水。所以,航天员的尿液就被迫回收和再利用,不仅可以净化成纯净水,还能制氧。

那么,航天员的尿液如何处理,才能被重新利用呢?

航天员在安装卫生区设备

国际空间站里的马桶

首先,需要对尿液成分进行分析。尿液中的化学成分会因饮食、环境和体力活动有所不同,但除水以外的主要化学成分为尿素,其次是钾离子和钠离子。此外,航天员尿液中的钙离子含量较高,这是因为航天员处于失重状态,骨应力的变化会引起肾脏的适应性调整,肠道对钙的吸收减少,尿钙排泄便会增加。

一天之内产生的尿液不可能立即进行净化和使用,那么就需要对尿液进行存储。

随着尿液存储时间的延长,尿素会水解成氨气、铵根离子和二氧化碳。通过监测尿液pH值、电导率和渗透压的增加,可以判断尿素的水解程度,掌握其中化学组分的变化,进而有针对性地对尿液进行处理。

那么,尿液是如何净化的呢?

将尿液回收、净化需要经过一套复杂的工序。簡单来说,首先让尿液经过蒸馏装置,将水蒸发分离出来;然后,再输送到颗粒过滤器和多次过滤系统去除无机物和非挥发性有机物,进一步在催化反应器中氧化低分子量的有机物;最后,通过气液分离和离子交换装置,将其中的无机盐离子去除,并消除残留微生物,便可再次利用了。

右侧为中国空间站里的卫生区局部空间

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