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2021年10月16日凌晨0时23分 ， 搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭 ， 在酒泉卫星发射中心精准点火发射 ， 将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员成功送入太空 。 6时56分 ， 神舟十三号利用自主对接模式成功与我国天宫空间站的天和核心舱役向端口对接 ， 开启了3名宇航员在天宫空间站为期6个月的太空之旅 ， 同时也为明年我国全面实施天宫空间站建造任务打下坚实的基础 。
宇航员们在空间站上长期工作和生活 ， 必须要拥有适宜的环境条件 ， 和地球上一样 ， 必要的食物、饮用水、空气和温度是最重要的因素 。 其中 ， 食物和饮用水可以通过货物飞船提前运送过来 ， 适宜的温度也可以通过空间站的温度控制系统加以调节 。 对于空气环境来说 ， 要想使宇航员在空间站中工作和生活没有后顾之忧 ， 必须要模拟地球表面的空气条件 ， 其中合适的氧气占比就成了关键 。 那么问题来了 ， 空间站中的氧气是从哪里来的？为什么用不完？在充满氧气的环境中 ， 宇航员会不会发生氧中毒问题？
氧气的来源问题
和运输到空间站中的食物来源渠道不同 ， 氧气作为一种气体物质 ， 而且还是一种高效的助燃剂 ， 如果要想长期供应宇航员的工作和生活所用 ， 用地球上氧气罐或者氧气瓶加压 ， 通过货运飞船运输到空间站上 ， 不仅成本巨大 ， 而且还具有很大的安全隐患 。
所以 ， 最节省成本和最高效、安全的方法 ， 就是在空间站上制备氧气 。 这里面就涉及我们在中学时学到的一种化学反应－电解水 。 利用这种方法 ， 1升水大约可以产生620升的氧气 ， 作为宇航员来说 ， 一天一夜所需要的氧气量 ， 也只有550升左右 ， 也就是说 ， 用不到1升的水 ， 就可以满足1名宇航员1天的需要 。
在空间站的补给中 ， 定期会通过货运飞船 ， 将必要的食物、淡水等物资运送过来 ， 其中淡水更多的是作为宇航员必需的饮用物资 ， 剩余一部分就是作为制备氧气的原料 。 而空间站中 ， 通过多种方法 ， 还可以实现“废水”的收集、净化和再循环 ， 从而降低了水源运输成本过高的问题 ， 关于“废水”的再利用 ， 下面将作进一步的介绍 。
至于电解水的能源来源问题 ， 使用的是空间站的“自发电” ， 也就是依靠布设在空间站之外的太阳能电池板 ， 将太阳辐射能量转化为电能 ， 通过特定的电能存储装置加以储存 ， 然后在必要的时候为空间站中各种仪器设备、空间站姿态调整以及其它用途提供能量 ， 其中就包括电解水所需能量部分 。
氧气为什么用不完？
刚才提到了 ， 空间站的补给物质 ， 依靠的是货运飞船从地面上及时进行运输 ， 其中会含有大量的淡水 ， 既满足了宇航员们长期驻留的身体所需 ， 同时也提供了电解水的原材料问题 。 但是 ， 毕竟从地面上运送物资的成本很高 ， 再加上货运飞船一次运输的总重量非常有限 ， 空间站中目前还没有食物、水源的“自产自供”能力 ， 在食物不能自我满足的条件下 ， 充分地挖掘空间站中水资源的利用效率自然成为了关键 。
宇航员在空间站的工作和生活过程中 ， 都会产生一些“废水” ， 比如实验结束之后的水、洗漱和洗澡之后的水、排泄水等等 ， 对于空间站来说 ， 这些“废水”也非常珍贵 。 于是 ， 无论是国际空间站 ， 还是我国的天宫空间站 ， 里面都有特定的水资源回收净化设备 ， 将上面的“有形水”以及宇航员呼吸出来的水蒸气都进行有效的收集 ， 通过相应设备的多道蒸馏、分离和过滤等工序后 ， 重新转化为清洁水 ， 能够达到直接饮用的程度 。
通过对空间站中水资源的循环化收集和利用 ， 可以最大限度地减少对水资源的浪费 ， 从而有效减少了每次从地面运输的成本 ， 这样 ， 就保障了空间站内的氧气有一个非常稳定的来源 ， 氧气自然源源不断地供应 。
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