你能想到嗎?航天員在太空喝的水大多由尿液轉(zhuǎn)換而來。估計很多人都難以接受這種獨特的太空“飲食文化”吧!
這實在是沒有辦法的做法。要知道,在太空中,一個航天員每天生活的必備物資,包括空氣、食物和水等,折合為有效載荷大概是15 千克。盡管目前太空運輸技術(shù)不斷進步,每千克運輸成本仍然在10000 美元以上。這就意味著,能帶上太空的物資非常有限,特別是水。所以,航天員的尿液就被迫回收和再利用,不僅可以凈化成純凈水,還能制氧。
那么,航天員的尿液如何處理,才能被重新利用呢?
航天員在安裝衛(wèi)生區(qū)設(shè)備
國際空間站里的馬桶
首先,需要對尿液成分進行分析。尿液中的化學(xué)成分會因飲食、環(huán)境和體力活動有所不同,但除水以外的主要化學(xué)成分為尿素,其次是鉀離子和鈉離子。此外,航天員尿液中的鈣離子含量較高,這是因為航天員處于失重狀態(tài),骨應(yīng)力的變化會引起腎臟的適應(yīng)性調(diào)整,腸道對鈣的吸收減少,尿鈣排泄便會增加。
一天之內(nèi)產(chǎn)生的尿液不可能立即進行凈化和使用,那么就需要對尿液進行存儲。
隨著尿液存儲時間的延長,尿素會水解成氨氣、銨根離子和二氧化碳。通過監(jiān)測尿液pH值、電導(dǎo)率和滲透壓的增加,可以判斷尿素的水解程度,掌握其中化學(xué)組分的變化,進而有針對性地對尿液進行處理。
那么,尿液是如何凈化的呢?
將尿液回收、凈化需要經(jīng)過一套復(fù)雜的工序。簡單來說,首先讓尿液經(jīng)過蒸餾裝置,將水蒸發(fā)分離出來;然后,再輸送到顆粒過濾器和多次過濾系統(tǒng)去除無機物和非揮發(fā)性有機物,進一步在催化反應(yīng)器中氧化低分子量的有機物;最后,通過氣液分離和離子交換裝置,將其中的無機鹽離子去除,并消除殘留微生物,便可再次利用了。
右側(cè)為中國空間站里的衛(wèi)生區(qū)局部空間