呂默默

“天階夜色涼如水，臥看牽?？椗??！鄙硖幪鞂m一號(hào)空間站，眼前的星辰更加繁茂，牛郎星和織女星也更明亮了！

噢，差點(diǎn)忘了自我介紹！大家好，我是正在天宮空間站執(zhí)行任務(wù)的航天員，代號(hào)“太白”。最近收到消息，地球上的小伙伴非常關(guān)心和好奇我們在空間站里的生活，還提出了許多問題，比如航天員在空間站如何睡覺？吃的食物、喝的水是從哪里來的？我們能不能洗澡？呼吸的空氣是如何凈化的……今天，就由我來為大家做一次詳細(xì)的解答吧。

在很多人的心中，航天員是超級(jí)英雄一樣的存在，可是航天員既不是超人，也不是機(jī)器人，而是身體素質(zhì)比較棒、專業(yè)技能比較多的專業(yè)人士。無論是現(xiàn)代人類還是追溯到40億年前的地球原始生命，都是在地球表面生存和進(jìn)化著，適應(yīng)的是地球表面的重力環(huán)境?？梢坏┑搅藥缀跬耆е氐臓顟B(tài)下的空間站，地球生命體就會(huì)出現(xiàn)各種不適應(yīng)的癥狀，例如心臟、睡眠上的問題。

而要在空間站做研究，或是飛向更遙遠(yuǎn)的深空進(jìn)行科考工作，失重影響的就不僅是航天員的身體，還會(huì)影響空間站內(nèi)部的各大系統(tǒng)，如供氣系統(tǒng)、水處理回收系統(tǒng)、廢物回收系統(tǒng)等等。這些系統(tǒng)必須精簡再精簡，同時(shí)功能必須完備，還要符合航天員的使用習(xí)慣。精簡這些系統(tǒng)的重要原因是使用火箭運(yùn)輸進(jìn)入太空時(shí)付出的“代價(jià)”過大。

舉個(gè)例子，我國目前最牛氣的火箭長征5號(hào)系列，也就是大家熟知的“胖五”系列，它在加注火箭燃料之后，自重能達(dá)到870噸，可以將25噸的載荷運(yùn)送到近地軌道，相當(dāng)于十幾輛小轎車的重量。雖然它的運(yùn)載能力已經(jīng)比之前的火箭提高了2.5倍，但對(duì)比自身的重量，運(yùn)載“效率”其實(shí)并不高。不過，這可不是我國的火箭不優(yōu)秀、不先進(jìn)！而是由地心引力這條鐵一般的物理定律所決定的。所以從地面運(yùn)送的貨物、設(shè)備，甚至每一枚螺絲釘都要精簡再精簡，務(wù)必要把最關(guān)鍵、最重要的物資運(yùn)送到空間站去。

為了解決失重、建造空間站，乃至后續(xù)空間站的維護(hù)和物資運(yùn)送等問題，航天工作者們必須進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算和設(shè)計(jì)。這可不是一朝一夕所能完成的事情，我國的航天工作者采取了“三步走”的策略方法。

第一步，發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

神舟十二號(hào)飛行乘組在水下模擬失重訓(xùn)練

火箭長征五號(hào)系列運(yùn)載火箭

中國航天員成功實(shí)現(xiàn)首次太空行走

①生命保障系統(tǒng)是應(yīng)用在載人航天工程中的一類系統(tǒng)，是使人能夠在外太空生存的一系列設(shè)備的總稱。美國國家航空航天局也常稱這個(gè)系統(tǒng)為環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)（英文縮寫為ECLSS）。

中國空間站在軌運(yùn)行效果圖

這一步不需要太過復(fù)雜、十分完備的生命保障體系，只需要驗(yàn)證載人飛船的可靠性，比如是不是堅(jiān)固，是不是能很好地保持氣密性，回程經(jīng)歷大氣層時(shí)隔熱是否良好，等等。

相對(duì)于之后的空間站，在這一階段，航天員在飛船內(nèi)部不會(huì)待很久，只要準(zhǔn)備好相關(guān)的物資，比如提供合理的氧氣濃度和食物配給，以及做好保護(hù)措施即可。

第二步是要突破航天員出艙的活動(dòng)技術(shù)、空間飛行器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。

因?yàn)楹教靻T在這一階段會(huì)短期駐留空間站，就要考慮很多問題，例如吃什么，喝什么，空間站艙內(nèi)溫度是否恒定、是否適宜人體等等。這一步就需要初步的生命保障系統(tǒng)①了。

第三步，建造空間站，必須解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。

這個(gè)階段開始之前就必須建立完整的生命保障系統(tǒng)。我國空間站天和核心艙里的三名航天員會(huì)駐留三個(gè)月左右，首先就需要完備的，包含供氣、供水、控溫等穩(wěn)定的生命保障系統(tǒng)，同時(shí)為了調(diào)整航天員在失重狀態(tài)下的身體狀況，還把太空鍛煉用的“動(dòng)感單車”運(yùn)送了上去。

隨著航天工作者的穩(wěn)步推進(jìn)和驗(yàn)證，我國已經(jīng)逐漸設(shè)計(jì)和建造出功能全面、舒適、現(xiàn)代、科技含量高的空間站和生命保障系統(tǒng)，能夠解決航天員在太空生活中遇到的各種問題。

往太空運(yùn)送物資的成本非常高，歐美國家的成本在每公斤20000美元以上。而我國通過科學(xué)合理地控制成本，將費(fèi)用控制在只有歐美的四分之一到二分之一，可是這個(gè)費(fèi)用仍然不低。于是航天科學(xué)家在空間站設(shè)計(jì)之初，就已經(jīng)把生命保障系統(tǒng)提前想好，并做了多次精簡和優(yōu)化。

生命保障系統(tǒng)首先應(yīng)該具備讓航天員在太空中生存下去的基本功能，例如提供生存所需的空氣、水和食物，并維持合適的身體溫度與壓力，同時(shí)收集或處理代謝中產(chǎn)生的廢物。通俗來說，這個(gè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)讓航天員能吃得飽、睡得香，并能順利地進(jìn)行工作。另外，生命保障系統(tǒng)還必須能夠保證航天員免受來自太空中的危害。

空間站的水從哪里來？

水是生命之源，人可以勉強(qiáng)三天不進(jìn)食，但如果三天不喝水，生命安全就會(huì)受到威脅。這道理在太空中也是一樣，航天員也需要喝水來維持基本的體內(nèi)循環(huán)，那空間站里的水從哪里來呢？

最早的宇宙飛船和空間站里的水，有相當(dāng)大一部分是從地面運(yùn)送上來，喝完就沒有了，也無法從太空中弄到水。

那往空間站里運(yùn)送水有多貴呢？有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以國際空間站為例，地球方面每年需要向其補(bǔ)充約2200升飲用水，這些水的火箭運(yùn)輸費(fèi)用高達(dá)2200萬美元。這還是在近地軌道空間站，假如我們要飛向更遙遠(yuǎn)的太空，水的補(bǔ)給將更加困難。

而在現(xiàn)階段，因?yàn)橐瓿苫镜膶?shí)驗(yàn)和安裝空間站的工作，我們會(huì)在空間站“駐扎”3～6個(gè)月的時(shí)間，這也將消耗很多水。

單說飲用水就不是一個(gè)小數(shù)目。以一位航天員計(jì)算，每天每個(gè)人需要3公斤水資源，3個(gè)月90天就需要270公斤水，3位航天員一共就需要將近1噸的可飲用水。再加上基本的生活用水，比如洗澡等，水的需求量就更大了！空間站的貨運(yùn)補(bǔ)給飛船，顯然不會(huì)每次都帶這么多水進(jìn)入太空。而在太空里的每一滴水都很珍貴，所以無論是汗水還是尿液，都會(huì)經(jīng)過生命保障系統(tǒng)的水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行回收再利用。

“喝尿”在普通人心中是一個(gè)有味道的詞，但在空間站中則不同。正常的尿液在經(jīng)過空間站里生命保障系統(tǒng)中的水循環(huán)將其“凈化”，這一過程里尿液中的尿素通過相應(yīng)的生物反應(yīng)器電化學(xué)系統(tǒng)，能將尿素有效地轉(zhuǎn)化為氨，然后再經(jīng)過系統(tǒng)的后續(xù)操作將氨分解為水和能量。經(jīng)過水循環(huán)系統(tǒng)處理過的尿液所得到的水，能達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，比地球上任何水都要干凈，并且沒有一絲味道。

與此同時(shí)，為了保證航天員的飲用水安全，還需在最后對(duì)其進(jìn)行消毒處理。航天飲用水基本上都采用化學(xué)方法進(jìn)行消毒。為了保證水質(zhì)在儲(chǔ)存期間不至于下降，長期飛行期間則需要提高水中銀離子的濃度。

在今后的任務(wù)中，生命保障系統(tǒng)還會(huì)進(jìn)一步完善水循環(huán)系統(tǒng)，甚至航天員呼出空氣中的水蒸氣也會(huì)被重新冷凝回收，以達(dá)到水的最大回收利用率。

終于可以喝到水了，可是因?yàn)槭е氐脑?，我們不能使用杯子喝水，而是放在飲水袋里，直接用軟管來吸飲?/p>

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據(jù)估算，1位航天員如果在太空生活1年，大約要喝掉700多升經(jīng)過處理的尿液。

自由呼吸有保障

在太空中，水資源非常重要，但是比起水更重要的是空氣！我可以一天不喝水，但不能十分鐘不呼吸。當(dāng)然，這里的空氣指的是空間中合理配比的空氣。

研究數(shù)據(jù)表明，一位航天員除了每天需要3公斤的飲用水，還需要至少0.84公斤的氧氣。那氧氣從何而來呢？空間站里最初的氧氣是由初始任務(wù)帶來和之后的貨運(yùn)飛船持續(xù)補(bǔ)給。但隨著航天員對(duì)氧氣的逐漸消耗，持續(xù)的氧氣供給就成了問題。

在地球表面，我們呼吸的空氣中有大約71%的氮?dú)夂?8%的氧氣，其他則為二氧化碳、水蒸氣和一些稀有氣體。同時(shí)，厚重的大氣層再加上綠色植物的光合作用和呼吸作用，我們擁有著幾乎取之不盡的氧氣。但在太空中，氧氣非常稀有，目前在空間站中也無法通過種植大量綠植達(dá)到氧氣的轉(zhuǎn)換和供給?？珊教靻T要想正常地工作和生活，就需要有與地面相似配比成分的空氣和大氣壓。

這時(shí)，空間站里的生命保障系統(tǒng)又要開始工作了，它所提供的環(huán)境空氣主要包含：氧氣、氮?dú)?、水蒸氣、二氧化碳和其他微量氣體，與地球表面的空氣成分基本一致。同時(shí)還經(jīng)過了嚴(yán)格的凈化，比我們在地球呼吸的空氣質(zhì)量要純凈得多。系統(tǒng)還會(huì)調(diào)整空間站里的氣壓值，這個(gè)值一般為101.3千帕，也就是海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

空間站里的氧氣一部分來自地面貨運(yùn)飛船的配給，另一部分則是由電解水生成氧氣。使用到的電資源來源于空間站上的太陽能帆板，水則是由生命保障系統(tǒng)中，將空氣中的水蒸氣冷凝、航天員產(chǎn)生的尿液凈化而來的。

解決了氧氣的供給問題，還有一個(gè)問題也不容忽視，那就是航天員呼出的每天大約1公斤的二氧化碳。如果在地球表面，這部分二氧化碳會(huì)逐漸消散在大氣層中，由綠色植物來消耗掉，并產(chǎn)生一定量的氧氣來達(dá)到空氣成分的基本平衡?？煽臻g站是密封狀態(tài)，無法像在家里一樣開窗通風(fēng)，航天員呼出的二氧化碳如果不處理的話，就會(huì)在艙內(nèi)聚集，當(dāng)濃度達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)引起二氧化碳中毒。生命保障系統(tǒng)在解決二氧化碳問題上也有自己的辦法，例如使用化學(xué)固定方法，通過化學(xué)試劑氫氧化鉀、氫氧化鋰來消除掉空氣中的二氧化碳。同時(shí)也有比較新的嘗試，比如讓二氧化碳與氫氣反應(yīng)，最終形成氧氣和甲烷。氧氣可供航天員呼吸，甲烷則可以排放出去。

我們的神舟載人飛船采用的就是非再生式二氧化碳凈化方案：利用無水氫氧化鋰作為座艙二氧化碳的凈化劑，通過專用風(fēng)機(jī)將座艙大氣引入凈化罐，凈化后的空氣再重新流回座艙。凈化罐的數(shù)量按執(zhí)行飛行任務(wù)的人數(shù)和天數(shù)配置，使用中由航天員進(jìn)行切換。

有了純凈的空氣，最后一步則需要給空間站里的空氣強(qiáng)加對(duì)流系統(tǒng)，這是因?yàn)樵谑е貭顟B(tài)下，艙內(nèi)空氣中的氧氣自由擴(kuò)散速度比較慢，如果沒有對(duì)流系統(tǒng)，二氧化碳會(huì)在一個(gè)區(qū)域堆積，不利于航天員健康。

這下不用擔(dān)心了，我們在空間站里呼吸的都是新鮮的空氣呢！

在中國科技館展出的天和核心艙1∶1結(jié)構(gòu)驗(yàn)證件實(shí)物。

吃得飽、吃得好

為了保證航天員們能順利進(jìn)行研究、實(shí)驗(yàn)和工作，吃得飽、吃得好也是一個(gè)關(guān)鍵。

工作人員為航天員準(zhǔn)備了120多種營養(yǎng)均衡、品種豐富、口感良好，保質(zhì)期長的航天食品，有主食、副食，比如調(diào)味品、飲料、水果等，至少五天不重樣。還有我最愛的魚香肉絲、宮保雞丁等。

當(dāng)然，在太空中吃飯不會(huì)使用碗盤，也不能有太多的湯汁和碎屑。因?yàn)樘幱谑е貭顟B(tài)中的湯汁和碎屑會(huì)四處飄散，如果飛進(jìn)空間站里的儀器當(dāng)中，就會(huì)造成短路，引起可怕的事故。這些飯菜都被塞進(jìn)了真空包裝的袋子里，使用時(shí)可以加熱，然后直接擠進(jìn)嘴里。

航天員的食品補(bǔ)給

睡覺和洗澡

在以往的實(shí)驗(yàn)空間站里，由于空間不夠大，吃住和工作基本都在一個(gè)狹小的空間內(nèi)。而現(xiàn)在的空間從以前的15立方米提升到了整站110立方米，并且采用全新的信息技術(shù)，讓中國空間站有了“移動(dòng)WiFi”，為航天員創(chuàng)造了一個(gè)智能的家居生活空間，我們可以隨時(shí)跟地面的研究人員、家人進(jìn)行視頻通話。有了更大的空間，空間站也重新劃分了區(qū)域，分成了生活區(qū)和工作區(qū)。

每天結(jié)束工作后，洗個(gè)澡能讓我迅速擺脫疲勞。不過，在空間站中還不能實(shí)現(xiàn)淋浴和泡澡，但每個(gè)人都能夠在一個(gè)“包裹式淋浴間”里，手持噴槍，把自己擦拭干凈，最大程度上解決了個(gè)人衛(wèi)生問題。

終于可以睡覺了，拉開隔板，打開照明小燈，這就是我的“臥室”。鉆進(jìn)準(zhǔn)備好的“睡袋”，“蓋好被子”，把雙手也伸進(jìn)去，交叉在胸前，就可以美美睡一覺了。為啥要把手也伸進(jìn)去呢？是因?yàn)樵?jīng)有國外的航天員，睡覺時(shí)把手放在外邊，第二天早上感覺有人在摸他，被嚇得不輕，仔細(xì)一看原來是自己的手在失重狀態(tài)下來飄來飄去造成的。我可不想被自己嚇到。

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現(xiàn)在的空間站為航天員提供了許多套不同場合穿著的衣服，有工作服、鍛煉服、休閑服、失重防護(hù)服、睡具等。這些衣服中有的能幫助航天員對(duì)抗因失重造成的對(duì)人體肌肉的不利影響，有的能幫助航天員調(diào)節(jié)情緒和心情。

防護(hù)措施很重要

在太空中除了基礎(chǔ)的吃喝拉撒睡，我們還必須完成太空中的工作任務(wù)，而工作中最重要的一點(diǎn)就是做好防護(hù)。因?yàn)橛幸粋€(gè)看不見的敵人在時(shí)刻威脅著航天員的生命和空間站的電器元件——那就是宇宙射線和太陽風(fēng)。

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世界上第一顆人造衛(wèi)星普特尼克1號(hào)于1957年飛入太空，第二年美國第一顆人造衛(wèi)星也送入了太空，不同的是它攜帶了一臺(tái)用來測量輻射劑量強(qiáng)度的蓋格計(jì)數(shù)器。當(dāng)時(shí)的科學(xué)家范艾倫在研究數(shù)據(jù)之后發(fā)現(xiàn)，太空里是有放射性的。因此，地球周邊的這一輻射帶被稱為范·艾倫帶。

宇宙射線或太陽風(fēng)造成的帶電粒子在到達(dá)地球時(shí)，在地球磁場的作用下會(huì)被束縛在地球周邊。但如果這些輻射直接照射在人體之上，就會(huì)損傷遺傳物質(zhì)，引起疾病，甚至?xí)T發(fā)癌癥。而且這些輻射還會(huì)造成宇宙飛船、空間站和衛(wèi)星的損害，例如1973年到1995年間就出現(xiàn)了100多宗因空間環(huán)境引起的航天器故障。其中，1989年的強(qiáng)太陽風(fēng)暴發(fā)，造成了45顆衛(wèi)星失聯(lián)。

我們的空間站對(duì)此也進(jìn)行了防護(hù)，在艙體的設(shè)計(jì)上加入了防宇宙射線和太陽風(fēng)的特殊材料，加厚關(guān)鍵部位元器件的防護(hù)。同時(shí)在飛天系列航天服的設(shè)計(jì)上也做了特別的防輻射防護(hù)，最大限度地保護(hù)航天員的安全。

最新款的“飛天”艙外航天服從內(nèi)到外分6層，分別是接觸身體部分的舒適層、備份氣密層、主氣密層、限制層、隔熱層、外防護(hù)層，具備防輻射、溫度調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)等功能，同時(shí)還有完備的生命保障系統(tǒng)。身高1.6米～1.8米的人都能穿上這套衣服。最外層的防護(hù)材料可耐受±100℃左右的溫差變化。

“飛天”艙外航天服的頭盔也做了特別的改進(jìn)，視野比其他同類艙外宇航服要大。在頭盔上還裝了照明燈和攝像頭，可拍攝航天員的出艙操作;兩側(cè)有報(bào)警指示燈，在艙外服出現(xiàn)泄漏時(shí)閃動(dòng)報(bào)警，同時(shí)還有語音報(bào)警。它的面窗有4層：其中里面兩層為充壓結(jié)構(gòu)，即兩層之間充高純氮?dú)夂头漓F劑，外面是防護(hù)面窗，最外層是鍍金的濾光面窗，對(duì)太陽光折射率低，能防止太陽光線直接照射人眼。

有了這些保護(hù)措施，我們就能毫無后顧之憂地完成科考任務(wù)了！

神舟十二號(hào)航天員乘組圓滿完成出艙任務(wù)，安全返回天和核心艙。

回家不簡單

三天后在與后續(xù)的航天員交接完工作后，我就要回到地球了。不過，回家前還有許多事情要做。

首先，在神舟飛船與空間站合體分離之前，我們要在同伴和地面科技人員的配合下，將實(shí)驗(yàn)柜里有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置和重要實(shí)驗(yàn)物品放到神舟返回艙中。其中包括這幾個(gè)月來空間站運(yùn)行的海量飛行和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還要將在太空中培育的各種植物、動(dòng)物，以及太空中采集的尿液、唾液等帶回地面，以供工作人員進(jìn)行分析和研究。

其次，在做完重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)物資的搬運(yùn)之后，還要把自己所負(fù)責(zé)的工作區(qū)域打掃干凈，這是對(duì)進(jìn)行后續(xù)任務(wù)的航天員的尊重，也能避免平時(shí)產(chǎn)生的一些碎屑對(duì)電器元件造成損害。

做完這兩步之后，就是處理垃圾了。殘余食品垃圾、衛(wèi)生用品垃圾，還有在軌實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的電池、電極等都需要打包放入軌道艙，隨軌道艙墜入大氣層銷毀。

最后，我會(huì)與一起返回的同伴們進(jìn)入神舟飛船的返回艙進(jìn)行分離操作。兩個(gè)航天器分離后，神舟飛船會(huì)撤離一段距離，在地面指令控制下逐漸遠(yuǎn)離空間站，之后就會(huì)逐漸從空間站所在的軌道調(diào)整，變軌，從而進(jìn)入大氣層，最終返回地球。

好了，我要去做最后的檢查了，祝我好運(yùn)吧。咱們地球見。