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来自太空的日常技术:水回收器使皮可饮用

国际空间站主要是一个空间科学实验室。美国国家航空航天局希望投资地球轨道以外的企业,但行业领袖担心,如果该机构在商业选择可用之前撤回对空间站的投资,会发生什么。

水和地球上的水一样,是国际空间站上日常生活的重要组成部分。但是,当你在离地226英里(363公里)的地方时,获得清洁的水要困难得多。

工作人员已经连续在空间站上生活了十年。为他们将饮用水带到空间站是一件代价高昂的事情,因此多年来,美国国家航空航天局找到了创造性的方法来生产蒸馏清洁水,从宇航员呼吸产生的空间站环境湿度到机组人员自己的尿液。(是的,你没看错。)

在未来的几年里,国际空间站的机组人员将不是唯一受益于这项技术的人——当人类踏上前往小行星、火星及更远地区的长时间太空飞行,或在火星或月球上建立基地时,水的回收将是至关重要的。

这种节水措施具有涓滴效应。对地球上受污染的水供应的日益担忧促使人们对可持续做法和清洁水的替代来源进行研究。换言之,你也可能不得不习惯于自己喝尿的想法。

太空生活

20世纪60年代,美国国家航空航天局位于休斯顿的约翰逊航天中心进行了一项研究计划,开发重量轻、易于使用、功率小的净水器。这些便携式系统旨在为阿波罗三人机组人员提供持续两周的纯净饮用水。

研究项目中出现了电解银离子发生器,它可以在数小时内消除水中的细菌,而无需使用化学消毒剂。它们在水管理和处理行业有着广泛的应用。

水处理器组件是国际空间站环境控制和生命支持系统的一部分,通过一系列处理过程清洁废水。

但一旦人类开始在太空中生活,水循环利用的问题就真正凸显出来了。

国际空间站的环境控制和生命支持系统(ECLSS)帮助宇航员使用和再利用他们宝贵的水储存。在该系统就位之前,一袋袋的饮用水被运往空间站,机组人员的尿液被当作废物丢弃。

长期居住在空间站的宇航员很快就明白,他们不能浪费任何东西。就像电站的其他基本资源一样,水必须谨慎配给和回收。

ECLSS水回收系统是在阿拉巴马州亨茨维尔的美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心开发的,它回收各种来源的废水,包括尿液、洗手和口腔卫生;冷凝站内空气中的湿气;并使用水,这是访问航天飞机的燃料电池的副产品。

如果没有这个回收系统,每个机组人员每年平均需要从地球上获得大约10000磅的水来维持空间站的正常运行。

该站的净化系统采用三步工艺回收废水。第一步过滤掉颗粒和碎屑。然后液体通过含有去除有机和无机杂质的物质的半透膜。最后,催化氧化反应器去除挥发性有机化合物并杀死细菌。最终产品是足够纯净的水。

好到最后一滴

就像宇航员严格回收空间站的水一样,他们也同样节俭地使用这些净化过的水滴。船员们将用不到地球上人们通常使用的十分之一的水洗手。与地球上平均水平的50升水淋浴不同,车站居民的海绵浴用水将少于4升水。

即使进行了所有的回收工作,也有必要不时为电站补充清洁水。航天飞机的燃料电池将氢气和氧气结合产生电力,从而产生水,当航天飞机停靠在空间站时,这些水可以使用。俄罗斯进步号火箭也配备了将大型集装箱的H'O运送到轨道前哨基地的设备。

美国国家航空航天局的科学家们正在不断改进空间站上的生命支持系统,并寻找减少水损失和重复使用废物的方法。随着人类探索进一步扩展到太空,在地球和国际空间站上学到的教训将更加有用。


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