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空气循环对于建造“飞船派”来说是至关重要的第一步

来源: 未知 作者: 中国妇女新闻网 发布时间:2018-11-12
人们都知道宇宙飞船是可以带着人们逃离地球,走入太空的交通工具,现在人们对于飞船仍然是在研究中,目前还没有制造出可以带人逃离地球的飞船。
空气循环对于建造“飞船派”来说是至关重要的第一步
在大刘的科幻作品《流浪地球》中,小星老师用玻璃球中的生态系统的崩溃来告诉孩子们,“飞船派”想要打造飞船人工生态系统,以代替地球生态系统的计划是难以实现的——这些生态系统与地球相比太小了,小的生态系统,不管多么精确,是经不起时间的风浪的。飞船派们想象中的飞船也一样。因此,在逃离太阳的旅程中,他们把整个地球当做飞船一起流浪在茫茫太空之中。
 
但在现实中,我们的地球依然会在太阳的温暖沐浴中,安稳地度过五十亿年。而人类的足迹,在很长一段时间内都不会超过太阳系的范围。因此,打造飞船生态系统是当下太空探索者们的必经之路。而我们的科学家们,正在为此努力着!
 
Alexander Gerst,欧洲航天局宇航员,照片于2018年10月19日在国际空间站拍摄,其身旁就是最近安装的ACLS(高级闭合循环系统)生命支持架。
 
来源:ESA/NASA
 
l ACLS系统介绍
 
目前人类国际空间站中的宇航员仍然需要来自地球的物资补给——水,食物,空气等。而未来人类将要踏上远距离征程——月球、火星,甚至更遥远的星球。因此,不可能依靠补给飞船在两地之间来回奔波,而实现飞船内部的物质循环转化的闭合生命系统,便成了重中之重。本篇文章的主角可以实现这种系统的部分功能——空气循环。
 
过去,国际空间站中的氧气全部来自于水的分解,因此补给飞船需要从地球上携带大量的水来到空间站轨道。但最近国际空间站安装了一套新的生命支持系统,可以回收宇航员呼出的二氧化碳气体。这是一个重大的突破,标志着将来某一天空间站成员可以在长时间内不需要地球的补给。
 
这套高级生命支持系统由欧洲航天局研发,在今年9月末,搭上日本的顺风车(HTV-7货运飞船)抵达国际空间站。它可以为制氧系统减少约400升水量。
 
l作用过程解密
 
这套系统重约750公斤,支架大小为2米*1米*90厘米。它可以把宇航员呼出的50%二氧化碳转化成氧气。当空气经过此系统时,二氧化碳会被吸收进胺珠中,胺是一种类似于氨的有机化合物。
 
“一旦我们将二氧化碳从舱内空气中移出,从胺珠中提取出来,就得到了基本纯净的二氧化碳”。欧航局ACLS系统开发项目负责人Daniele Laurini解释道,“然后,我们让二氧化碳与氢反应,就得到了水与甲烷。”
 
水将继续被分解为氢和更加重要的——可供宇航员呼吸的氧。甲烷却没有用武之地,只是一堆碳尘。Laurini进一步解释道:“我们制出了纯甲烷,但让它在这里发挥点儿什么作用,比登天还难。微重力下的尘埃会乱成一团。所以我们目前直接把它排到太空去。”
 
l未来发展方向
 
但他表示,团队目前并没有打算提高这套系统的转化率。团队在明年会把它和一台藻类光生物反应器对接进行测试,那台反应器由德国航空航天中心(DLR)研发。
 
“提取出的二氧化碳将用来供养藻类。这些藻类可以在二氧化碳中生长,并通过光合作用释放氧气。更遥远的未来,我们或许可以直接用藻类来吸收舱内的二氧化碳了。”
 
l该系统的应用
 
欧洲航天局官员在一份声明中表示,这套高级生命闭合支持系统将于11月被安装在美国“命运号”实验舱(国际空间站中最重要的实验舱之一)并为三名宇航员提供所需的一半氧气。
 
(整个空间站全员到岗是6位,最多可以支持9人居住。)欧洲航天局计划对此系统进行1-2年的测试。另外,空间站已经使用了将尿液回收为饮用水的系统。
 
类似于ACLS的系统可能在未来用于月球轨道空间站内的氧气制取。目前各国航天局都在考虑设立月球轨道空间站。然而Laurini却认为这种系统只适用于更远行程的航空任务。“因为总得考虑发射重量与太空驻留天数的关系。在地球上,如果你只是进行几周旅游,就完全没有必要携带一台洗衣机。在太空中也一样,如果你要呆上更长的时间,比如90天或者120天,我们就不必纠结是选循环系统还是开放系统了。”
 
当未来向火星进发时,这种任务往往需要几年才能完成,我们不可能依赖多次供给,而携带足够整个行程的物资又太贵了。这时候,闭合循环系统的优越性将展露无遗。
 
欧洲航天局目前已经在研发一套名为Melissa(希腊神话中哺育幼年宙斯的女神)的闭合循环系统。这套系统将回收船员在火星上所需的各种资源:食物,水和氧气。通过对呼出的空气,人类排泄物和废水进行回收,利用细菌、藻类和高等植物来制造饮用水和氧气。这套系统还可以培育植物供宇航员食用。
 
大刘笔下的“飞船派”,似乎很快就要登场了呢。
 
希望经过科学家们的研究和探索,可以在空气循环装置上尽快获得突破,这样就距离飞船的制造成功很近了,人们也就有机会去太空旅行。
    责任编辑:中国妇女新闻网

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