馬 冬編譯

水是地球上最寶貴的資源,在太空中也是如此——水是航天員維持生命和進(jìn)行正常工作的最基本的條件。

在短期飛行時(shí),每名航天員每天的用水量是7.4千克左右,如果以每艘航天飛機(jī)有7名航天員計(jì)算,飛行15天大約需要777千克水。長期飛行中每名航天員每天的用水標(biāo)準(zhǔn)是21.6千克左右,如果以3名航天員飛行200天計(jì)算,水的需求量近13噸。這么多的水完全從地面帶上去是很難實(shí)現(xiàn)和很不經(jīng)濟(jì)的,因此,凡是準(zhǔn)備進(jìn)行長期載人航天的國家都需要解決這個(gè)問題。解決這一問題的唯一辦法就是利用航天飛行中產(chǎn)生的廢水,通過再生式生保系統(tǒng)變廢為寶,成為可以供航天員飲用和使用的水。

航天員飛行中產(chǎn)生的汗液、呼出的氣體和排泄出的尿液都是寶貴的水資源。在俄羅斯“和平號”空間站上,曾經(jīng)安裝過一套廢水的再生和凈化裝置,它可以將航天器中的廢水、廢氣和尿液進(jìn)行再生和凈化,成為航天員的飲用水和生活用水。但是,這套系統(tǒng)也存在一些問題。美國宇航局正在進(jìn)行地面和太空實(shí)驗(yàn),希望研制出更好、更實(shí)用的廢水再生和凈化裝置。

美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的一座大樓內(nèi),有一間特殊的房間,里面放著一個(gè)與國際空間站一樣的模擬艙,艙內(nèi)有一個(gè)再生環(huán)境控制與生命支持系統(tǒng),以及自行車、劃船器和腳踏車等運(yùn)動(dòng)器材。工作人員正在那里用力地鍛煉,只是為了能夠使自己多出汗,將自己的汗液收集到一個(gè)容器里。他們這么做是為了進(jìn)行一項(xiàng)生保系統(tǒng)設(shè)備的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

這套再生環(huán)境控制與生命支持系統(tǒng)是由馬歇爾中心美國宇航局的工程師們負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和改進(jìn)的水再生系統(tǒng),用途是回收國際空間站的廢水,其中包括航天員的汗液、呼出氣體中的水蒸氣和尿液,將它們再生出可飲用的水,供國際空間站的航天員飲用。

參加此實(shí)驗(yàn)的有馬歇爾太空飛行中心的100多名工作人員,他們每天在艙內(nèi)要進(jìn)行1小時(shí)的實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)入到模擬艙之前,參與者先穿上統(tǒng)一的白色T恤,拿著一瓶飲用水或飲料,在體重計(jì)上稱體重,實(shí)驗(yàn)完后還要稱一下體重,看在這次實(shí)驗(yàn)中出了多少汗和消耗了多少能量。他們在艙內(nèi)模擬國際空間站航天員的日常生活:在運(yùn)動(dòng)器械上用力地活動(dòng),像航天員在太空中一樣地刷牙,用濕毛巾擦臉,男性參與者甚至還刮胡子。實(shí)驗(yàn)者的汗液、呼出的水蒸氣和整夜掛在艙內(nèi)浸滿汗水的衣服和毛巾蒸發(fā)出的水蒸氣都是實(shí)驗(yàn)的寶貴材料,被收集到再生環(huán)境控制與生命支持系統(tǒng)的液體收集裝置內(nèi)。

食物在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中也扮演著一個(gè)重要角色。艙內(nèi)參與者的微波食物形成了水蒸氣,水蒸氣隨后與通過尿處理器得到的“產(chǎn)品”混合在一起,送到水處理器中處理。工程師們通過最后獲得的水質(zhì)樣品來評價(jià)水處理系統(tǒng)的性能,并確定在水處理過程中消耗品的性能和確定必須多長時(shí)間來更換它們。通過水處理系統(tǒng)形成的水要比地球上的市政水清潔,如果能達(dá)到這個(gè)目標(biāo),就可以把這套系統(tǒng)送到空間站上使用。

2009年7月,國際空間站上的航天員從6人增加到13人,人增加了,廁所就顯得緊張了。美國宇航局斥資l900萬美元,提前為空間站新增加了一套廁所系統(tǒng)。新廁所不僅是為了滿足空間站航天員擴(kuò)編,還是空間站新的再生生命支持系統(tǒng)的一部分。它可以將航天員的汗液、尿液以及廢水收集起來轉(zhuǎn)化成為純凈水,用于飲用、做飯、洗澡和生成氧氣。這個(gè)太空廁所可以說是世界上最昂貴最復(fù)雜的廁所,就像在地球上建造一個(gè)市政處理中心一樣,是一項(xiàng)很復(fù)雜的工程。最復(fù)雜之處是它要將航天員的尿轉(zhuǎn)化成飲用水,而不是像之前那樣把小便撒向宇宙空間。在2008年11月,新廁所就由美國航天員帶到了國際空間站的美國艙段。

目前,從尿液儲存容器中回收的水已經(jīng)可以用作其他用途,但是否可以供航天員飲用,還需將水的樣品送回地球,對其進(jìn)行進(jìn)一步的純度檢驗(yàn)。

(編輯 孫世奇)