ออกซิเจน ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2565 ไชน่าเดลี่ได้ประกาศผลงานล่าสุดของลูกเรือของนักบินอวกาศเสินโจว 14 โดยแสดงให้เห็นฉากที่พวกเขามองข้ามประเทศจีนจากด้านบน ตอนนี้นักบินอวกาศทั้ง 3 คนได้พักอยู่ในสถานีอวกาศนานกว่า 4 เดือนแล้ว และมันก็อยู่ไม่ไกลจากภารกิจเสร็จสิ้น และเดินทางกลับอย่างราบรื่น และทุกวันนี้เมื่อนักบินอวกาศอยู่ในวงโคจร ผู้คนต่างสงสัยใคร่รู้เกี่ยวกับชีวิตของพวกเขา เช่น นักบินอวกาศอาบน้ำและสระผมอย่างไรในอวกาศ และวิธีเข้าห้องน้ำ เป็นต้น
แน่นอนว่าสิ่งที่สำคัญที่สุดคือปัญหาการหายใจ มีรายงานว่านักบินอวกาศ 3 คนต้องการออกซิเจนในการหายใจประมาณ 1,650 ลิตรทุกวัน ดังนั้น ออกซิเจน 297,000 ลิตรจึงเป็นสิ่งจำเป็นในการปฏิบัติภารกิจ 180 วัน เห็นได้ชัดว่านี่ไม่ใช่จำนวนเล็กน้อย มีการลำเลียงออกซิเจนขึ้นจากพื้นดินมากหรือไม่ วันนี้เราจะมาดูกันว่าออกซิเจนในสถานีอวกาศมาจากไหน ออกซิเจนแทบจะมองไม่เห็นสำหรับคนที่อาศัยอยู่บนพื้นดินเพราะมันมีอยู่เกือบทุกที่
อย่างไรก็ตาม ไม่มีพืชในแคปซูลอวกาศที่อัดอากาศเข้าไม่ได้ และไม่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มนุษย์หายใจออก สามารถดูดซึมและนำไปใช้เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่จ่ายออกซิเจนได้อย่างเสถียร ดังนั้น เพื่อความปลอดภัยของนักบินอวกาศ นักวิทยาศาสตร์จึงทำลายหัวใจของพวกเขาสำหรับการผลิตออกซิเจน เรามาทำความเข้าใจกันก่อนว่าเหตุใดจึงกล่าวกันว่า นักบินอวกาศทั้ง 3 คนต้องการออกซิเจนประมาณ 1,650 ลิตรต่อวัน และจะประมาณได้อย่างไร
การดูดซึมออกซิเจนคือปริมาณออกซิเจนที่ได้รับจากเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ มีรายงานว่า ภายใต้สภาวะปกติ ผู้ใหญ่ที่พักผ่อนจะหายใจอากาศประมาณ 7 หรือ 8 ลิตรต่อนาที และต้องการอากาศทั้งหมด 11,000 ลิตรใน 24 ชั่วโมง ตามสัดส่วนของออกซิเจนในอากาศที่มนุษย์หายใจเข้าและหายใจออก ปริมาณออกซิเจนในอากาศที่หายใจเข้าไปจะอยู่ที่ประมาณ 21 เปอร์เซ็นต์ และปริมาณออกซิเจนในอากาศที่หายใจออกจะอยู่ที่ประมาณ 16 เปอร์เซ็นต์
ดังนั้น ปริมาณออกซิเจนบริสุทธิ์ที่ผู้ใหญ่บริโภคต่อการหายใจหนึ่งครั้งคือประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ ของอากาศ ด้วยวิธีนี้ นักบินอวกาศต้องการออกซิเจนบริสุทธิ์อย่างน้อยประมาณ 550 ลิตร เพื่อใช้ชีวิตตามปกติบนสถานีอวกาศ และนักบินอวกาศ 3 คนต้องการออกซิเจนอย่างน้อยประมาณ 1,650 ลิตรทุกวัน เนื่องจากนักบินอวกาศของยานเสินโจว 13 และเสินโจว 14 อยู่ในวงโคจรนานถึง 180 วัน ปริมาณการใช้ออกซิเจนสะสมจึงยังคงสูงมาก
ในกรณีนี้ อุปกรณ์จ่ายออกซิเจนของกระสวยอวกาศแบบเดิมไม่เหมาะ โดยทั่วไปแล้ว มีแหล่งออกซิเจนหลัก 3 แหล่งสำหรับสถานีอวกาศ ได้แก่ เครื่องกำเนิดออกซิเจน ถังออกซิเจนแรงดันสูง และเครื่องกำเนิดออกซิเจนจากเชื้อเพลิงแข็ง ก่อนอื่น เครื่องผลิตออกซิเจนหมายถึงเครื่องผลิตออกซิเจน เครื่องนี้จะแยกองค์ประกอบไฮโดรเจน และออกซิเจนในน้ำได้สำเร็จ โดยการทำให้น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์และผลิตออกซิเจน เมื่อพิจารณาจากข้อเสนอแนะจากสถานีอวกาศนานาชาติ และสถานีอวกาศของจีนปัจจุบัน
ออกซิเจนอิเล็กโทรไลต์ได้รับการยอมรับว่าเป็นเทคโนโลยีการจ่ายออกซิเจนของสถานีอวกาศที่เหมาะสมที่สุด และรัสเซียได้ดำเนินการตรวจสอบที่เกี่ยวข้องแล้วตั้งแต่ปี 2529 เมื่อมีการสร้างสถานีอวกาศเมียร์ อุปกรณ์ออกซิเจนอิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแกนอิเล็กโทรไลต์ เครื่องแยกก๊าซน้ำสถิตในน้ำไฮโดรเจนและน้ำออกซิเจน ถังเก็บน้ำเก็บพลังงาน ปั๊มหมุนเวียน วาล์วสมดุลแรงดันไฮโดรเจนและออกซิเจน และส่วนประกอบอื่นๆ ซึ่งผลิตแตกต่างกันในแต่ละประเทศ
ตัวอย่างเช่น เครื่องกำเนิดออกซิเจนด้วยไฟฟ้าของอเมริกาบนสถานีอวกาศนานาชาติ ใช้วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคของการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าด้วยโพลิเมอร์แบบแข็ง และการแยกไอน้ำแบบไดนามิก สำหรับเวลาในการวิจัยเครื่องกำเนิดออกซิเจนด้วยไฟฟ้าในประเทศของเรา ซึ่งช้ากว่าสหรัฐอเมริกาและรัสเซียเล็กน้อย และจริงๆ แล้วเริ่มขึ้นในปีที่ 2533 ด้วยความพยายามของนักวิทยาศาสตร์ อุปกรณ์ดังกล่าวจึงเสร็จสิ้นการทดสอบยืนยันการให้ออกซิเจนอย่างต่อเนื่องสำหรับกลุ่มคน 3 คนเป็นเวลา 62 วันในปี 2549 และหลังจากผ่านไป 6 ปี
การตรวจสอบเที่ยวบินในวงโคจรก็เสร็จสมบูรณ์ นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการผลิตออกซิเจนของออกซิเจนอิเล็กโทรไลต์ยังทรงพลังมาก น้ำ 1 ลิตรสามารถอิเล็กโทรไลต์ออกซิเจนได้ประมาณ 622 ลิตร ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการออกซิเจนขั้นพื้นฐานของนักบินอวกาศได้ แน่นอนว่าคงจะลำบากมาก หากน้ำทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับภารกิจ 180 วันถูกส่งทางอากาศ ดังนั้น จึงมีระบบรีไซเคิลบนสถานีอวกาศด้วย ตัวอย่างเช่น ไอน้ำที่นักบินอวกาศหายใจออกสามารถกู้คืนได้ผ่านอุปกรณ์ควบแน่น
และปัสสาวะสามารถกู้คืนได้ผ่านระบบควบคุมสิ่งแวดล้อมและระบบช่วยชีวิต ในกรณีของการรีไซเคิลทั้งหมด แหล่งน้ำในสถานีอวกาศสามารถเติมได้ทันเวลา ทำให้เกิดวงจรที่ดีในนั้น ถังออกซิเจนแรงดันสูง โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งเหล่านี้จะถูกส่งไปยังสถานีอวกาศอย่างต่อเนื่องโดยการจัดส่งแบบด่วน เนื่องจากการรักษาความปลอดภัยไม่แข็งแรงพอและหนักเกินไป จึงมีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่จะถูกเก็บไว้ในสถานีอวกาศในกรณีฉุกเฉิน ท้ายที่สุด มันคงจะแย่เกินไปสำหรับนักบินอวกาศที่จะพกถังออกซิเจนไปรอบๆ สถานีอวกาศ
มีเครื่องกำเนิดออกซิเจนจากเชื้อเพลิงแข็ง ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สร้างออกซิเจนผ่านปฏิกิริยาเคมี เครื่องกำเนิดออกซิเจนจากเชื้อเพลิงแข็งในสถานีอวกาศนานาชาติเดิมติดตั้งอยู่ในโมดูลบริการ Zvezda มีรายงานว่าถังเชื้อเพลิงบรรจุผงโซเดียมคลอเรตและผงเหล็ก เมื่อผงเหล็กเจออุณหภูมิสูงถึง 600 องศาเซลเซียส จะเริ่มเผาไหม้และให้ความร้อนทันที หลังจากนั้น โซเดียมคลอเรตในนั้นสามารถย่อยสลายเป็นโซเดียมคลอไรด์ และออกซิเจน
จากข้อมูล ส่วนผสมของโซเดียมคลอเรต และผงเหล็กทุกกิโลกรัมสามารถให้ออกซิเจนผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ 6.5 คนต่อชั่วโมง และรัสเซียก็ใช้วิธีนี้ในการผลิตออกซิเจนเช่นกัน จะเห็นได้ว่าแหล่งออกซิเจนของสถานีอวกาศนั้นเพียงพอแล้ว และเราไม่ต้องกังวลกับมัน และเพื่อให้ประสบความสำเร็จในการบินระยะยาว นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มพัฒนาเทคโนโลยีหลักสำหรับการประกันชีวิตแบบปฏิรูปชีวิตแล้ว ตั้งแต่ปี 2523 ด้วยการสนับสนุนของโครงการ 863 แห่งชาติ ประเทศของเราได้เริ่มดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับแนวคิดของการประกันชีวิตแบบปฏิรูปใหม่
เพื่อจุดประสงค์นี้ ระบบที่สมบูรณ์ได้ถูกสร้างขึ้น รวมถึงเทคโนโลยีและอุปกรณ์ที่สำคัญจำนวนหนึ่ง กล่าวง่ายๆ ก็คือการสร้างระบบนิเวศแบบวงกลมขนาดเล็กในสถานีอวกาศ เพื่อให้บรรลุความพอเพียงในระดับหนึ่ง นอกเหนือจากเทคโนโลยีการผลิตออกซิเจนด้วยไฟฟ้าที่เรากล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังมีเทคโนโลยีการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แบบสร้างใหม่ เทคโนโลยีการกำจัดก๊าซที่เป็นอันตรายตามรอย
เทคโนโลยีการบำบัดน้ำในสถานีอวกาศ และอื่นๆ ในกรณีของเทคโนโลยีการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ การมีเทคโนโลยีนี้เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากนักบินอวกาศไม่เพียงต้องการออกซิเจนในห้องโดยสารอย่างเพียงพอเท่านั้น แต่ยังต้องแน่ใจว่าความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาพแวดล้อมยังคงเป็นปกติ ท้ายที่สุด หากความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังคงเพิ่มขึ้นในห้องโดยสารที่ปิดสนิท ผู้คนจะมีอาการไม่สบายหลายอย่าง
นานาสาระ: อูฐ ให้ความรู้เกี่ยวกับออสเตรเลียที่ฆ่าอูฐ 10,000 ตัวใน 5 วันเพราะเหตุใด
