缺氧?失重致身体萎缩?航天员是如何解决这些问题的

[作者:涂诗卉 ]      [来源:中国载人航天、央视新闻]      2021-07-07 11:53:59

中国载人航天工程办公室消息,北京时间2021年7月4日14时57分,经过约7小时的出舱活动,神舟十二号航天员乘组密切协同,圆满完成出舱活动期间全部既定任务,航天员刘伯明、汤洪波安全返回天和核心舱,标志着我国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。此前6月17日上午9时22分,神舟十二号飞船在我国甘肃酒泉卫星发射中心顺利升空,聂海胜、刘伯明和汤洪波三位航天员开始为期三个月的太空驻留工作。

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空间站中的氧气从何而来?

航天员要想在空间站中长期生存,至少需要三样东西:食物、氧气和水。食物和水还好说,定期由地面发射上去的货运飞船进行补给,氧气就比较麻烦了。航天员无时不刻不在呼吸,需要的氧气量特别大,全部依靠地面进行补给根本不现实。所以现在空间站采用了两种方式来供给氧气。

1.氧气生成系统——电解水制氧

无论是国际空间站还是中国空间站,里面都有一套甚至多套制取氧气的设备,叫做氧气生成系统。利用这套设备,空间站就能够为多名航天员提供源源不断的氧气。

氧气生成系统的原理很简单,就是利用电能分解水,然后产生氧气和氢气,其中的氧气供应航天员呼吸。制氧所需的电能通过太阳能电池板获得。

2.地面补给

氧气生成系统是空间站氧气的主要来源,但绝不是唯一的来源。万一这套系统哪天出现故障了,没有了替代方案,后果将不堪设想。

空间站中的另外一种氧气来源就是地面补给。国际空间站每隔一段时间就会收到来自地面的物资补给,这其中就包括氧气。空间站里面通常都会存放多个氧气罐,里面存储着大量的氧气以防意外情况发生。

另外,现在的空间站采用的是与地面空气成分接近的方案,即氧气占22%,氮气占78%。在这种空间站环境中,航天员也不需要带着氧气罩,就跟在地面上正常呼吸一样。不同的是,空间站中的空气成分少了稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)、二氧化碳和其他物质(如水蒸气、杂质等),理论上来说更加纯净了。

航天员每天需要呼吸的空气量大约是1.1万升,呼入时氧气含量是22%,呼出时剩余的氧气含量是15%左右。简单换算一下,航天员每天大概需要550升的氧气。

通过氧气生成系统制取氧气,每一升水能够制取620升的氧气。这样的话,每天消耗不到一升水制取氧气,就足够一名航天员呼吸用了。具体到通过神舟十二号发射上天的三位宇航员身上,中国空间站在他们停留的三个月时间里,只需要消耗不到270升的水来制取氧气,就够他们三个人呼吸用了。

航天过程中,失重仍是航天员安全最大威胁

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在太空飞行的航天员,面临着一系列健康挑战。在失重条件下,人的骨质每个月最多以2%的速度流失,2/3的身体体液会分布在心脏以上,造成心血管失调,肌肉也会萎缩,营养素也会流失。而要对抗这一切,最重要的方法就是在太空进行体育锻炼。

太空失重环境易造成肌肉萎缩和骨量丢失,航天员如何锻炼身体?

在这次太空之旅,神舟十二号上有配备自行车、拉力器、企鹅服用来帮助航天员锻炼。中国载人航天工程航天员系统总设计师黄伟芬表示,在轨航天员每天至少有两个多小时进行相关的训练,空间站里有跑台、自行车,还有拉力器、企鹅服相关的设备,作为防止航天员失重生理效应的对抗措施。但也不需要每天这样做,一个星期有3~4次,就能达到效果。

为确保航行中航天员身材处于最佳形态,每名航天员都会衣着“生活马甲”,该设施可以监测血压、深呼吸等,一旦出现异常,天空医监医保人员能够指点航天员自我医治。同时,飞艇内也装备了航天药箱、小药包和集体急救小药包,能满足罕见疾病医治所需。

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[责编:廖慧文]

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