航天员的氧气从哪里来,航天飞行员每次要带多少氧气上天

对于地球上绝大多数的生物来说，氧气是必不可少的气体。当宇航员进入太空后，那便是一个真空的环境，别说氧气了，水蒸气、二氧化碳和氮气都没有。

这样的情况下，宇航员应该怎样为自己供氧？有人会说，就跟潜水员一样，可以将氧气和其他气体混合，然后再压缩，用储存罐的形式带上去。

但别忘了，潜水员一般就下水两个小时，宇航员很有可能会在上面呆上半年，一个宇航员一天就需要550升氧气，半年就是90000升氧气。并且有时候上去的宇航员有三个，光一天就要1650升，180天的量十分巨大，仅靠搬运氧气上去，就会消耗掉太空舱大量的空间和载重。

要知航天器的载重有限，带上去的东西要么是价值连城的检测仪，要么是生活必备的物品，体积还不能超过一定的范围。那么宇航员的氧气都是从哪里来的呢？

潜水员背着氧气罐

氧气是一种单质，由两个氧原子构成，相对分子质量为32，理论上它比空气要重。氧原子是地球自诞生以来就有的，可氧气并不是。

早期的地球大气层羸弱无力，太阳的紫外线放肆地照射原始海洋，水分子被分解为氢气和氧气。早期地球也没有磁场，束缚不了这两个气体，它们最终逃逸出地球，飘向太空。即使地球富含丰富的氧元素，但空气中却没有一丝氧气。

如今的大气成分

大约32亿年前，一群叫蓝细菌的生命利用水来作为光合作用的原料，从中提取出氢元素。水分子由两个氢原子和一个氧原子组成，蓝细菌不会用氧元素，因此它们每使用一个水分子就会多出来一个氧原子。

很快，当时的地球上出现了游离的氧原子，它们两两结合形成氧气。一开始这完全不是事儿，地球上到处都是还原物，铁是2价的，空气中含量的最多的硫化氢气体可以被氧气氧化。所以那个时候氧气是有的，但很快就被还原成原子。

可是，地球的资源是有限的，铁总有一天会被全部氧化，硫化氢也有被消耗完的一天。蓝细菌就这样日夜不停地生产了10亿年，将地球表面一切能够还原的力量粉碎掉，氧气第一次出现在了大气之中。

可是地球生命们从来没有吸过氧，大家都是厌氧生物，突然一下子来了氧气，它们没有适应，很多生物在蓝细菌产生的氧气中死亡，包括蓝细菌自己也被自己坑了。

显微镜下的厌氧生物

不过生命总能找到出路，一些生命适应了有氧的生活，它们进化出了有氧呼吸，利用氧气将有机物分解，得到能量。生命第一次可以不直接借助太阳获得能量，从此一批生命便放弃了光合作用，专门用这种方式生活。

植物的祖先和动物的祖先开始在这个时候分道扬镳。氧气也成为了这群好氧生命的后代们必不可缺的物质，越是高等的生命体，越是需要有氧呼吸。现在的多细胞生物，体内有许多的酶参与有氧呼吸，主要是分解糖类等有机物为身体提供能量。人类已经已经离不开氧气了。

太空制氧

人类作为地球上最高级的生命，自然不能离开氧气，宇航员去往真空的宇宙，氧气是重点考虑的对象。早期的氧气还真的是用压缩氧气罐供应，但是一场悲剧让人们重新考虑在太空中用氧的问题。

美国探月计划的先行者阿波罗1号发生事故，三名宇航员被活活烧死在了太空舱内。后续经过调查，发现是电路出现了问题，产生了火花。由于飞船带有纯氧罐，一点点火焰就会引发熊熊大火，于是火势蔓延，将整个太空舱都烧了，宇航员在高温和浓烟中死亡。

被烧毁的“阿波罗1号”

事后有工程师提出，在太空中携带纯氧危险系数太高，因为纯氧是良好的助燃剂，本来太空中是真空的，就算着火也不要紧，但是如果火点燃的地方正好是氧气罐，那整个飞船就会变成火海。

而且人类一天需要的氧气数量很多，一次上去的宇航员会有多名，如果采用储存氧气罐，那么整个航天器的负重会很大，制造成本和发射难度也会上升。为了安全和成本，人们利用水能分解出氧气的特点，在太空中制氧，这样不用担心因为带太多氧气而发生意外了。

最快分解水的办法是电解，需要消耗电能，航天器都带有太阳能电池板，能够自主生产电，利用生产的电分解水得到氧气和氢气。水电解产生的氧气和氢气的体积比是1:2，氢气是一种易燃气体，还会发生爆炸，是比氧气还要不安分的存在。

那么如何处理得到的氢气？直接排放进太空？当然不是。氢气与人呼出来的二氧化碳反应，生成甲烷和水，水可以再返回制氧系统，实现循环，而甲烷，就可以不用心疼直接排放到太空里面去。

空间站制氧

甲烷会污染太空吗？答案是不会，太空中本身就存在这种物质，只不过因为温度过低都是以固态的形式储存。人类排放出去的甲烷数量在太空的数量面前九牛一毛。有了这套制氧装备，人类再也不用携带大量的压缩纯氧进入太空，而是直接带水。

一升水可以分解出600多升氧气，宇航员只需要550升便足够，这样算下来，三名宇航员每天只需要分解2升多的水就可以维持生活。

循环利用

航天中，水被打包成一个大包，每个容量20升，够三名航天员22天的生活，执行任务半年，共计180天，需要大约8个水包，这比带纯氧上去占据的空间小多了。

当然，一次携带的水绝对不止这个数量，除了制氧，宇航员在上面的生活饮用、试验、维修等都需要水，所以每次执行任务带的水量都远超过制氧所需。

虽然量很足，但宇航员不能放弃任何一滴水，他们呼出的水蒸气、皮肤蒸发的汗液、以及排泄物里面的水，都会被回收起来再利用。整个太空舱就是一个水循环系统，任何一个水分子都逃不过这套系统，做到了物尽其用。

除了水循环，太空舱还会进行氮气循环。人类呼吸的气体中，氮气占据了绝大部分，而且人类也不能直接吸纯氧。氧气虽然是高等生命体不可或缺的气体，但它同时也是有机生命的敌人，它会氧化细胞的每个结构，而细胞中不怕氧气氧化的只有线粒体。如果氧气浓度过大，超出细胞线粒体能够处理的量，氧气就会去氧化其他的结构，造成细胞的加速衰老。

空间站上的循环系统

吸纯氧不仅解决不了问题，反而会让人窒息身亡，因为空气中的二氧化碳等气体能够刺激人的呼吸中枢，让我们的大脑时刻保持清醒，明白自己处在一个氧气不够的状态，于是控制我们的吸气和呼气。如果是纯氧或者氧气浓度过高，大脑就会判定我们不缺氧，不用呼吸了，结果就是人的呼吸能力减弱，最后窒息。

因此现实生活中，不管是潜水员带的氧气罐，还是医院里病人输氧，都不会直接输入纯氧，而是采取的混合气体，氧气的浓度也更加接近空气中的浓度，其余气体为氮气和少量二氧化碳。

同理在太空中，宇航员生活的环境也要模拟生活中的氧气浓度，用氮气等其他气体混合，这样才不会因氧气浓度过高造成神经麻痹窒息。氮气几乎不在人体内参与反应，因此可以在太空中回收利用。

循环系统制氧非常好，但也不是万能的，谁也不能保证航天器百分之百不出故障，尤其是空间站上面的宇航员，一呆就是半年的时间，总会有这样那样的问题出现。循环系统一旦出现问题，维修的时候需要很长时间，这个时间里宇航员的氧气供应无法保障，因此必须有紧急备用制氧装置。

就算是紧急备用，也不能用纯氧，当年阿波罗1号的悲剧被各国航天人员刻进了肺里，坚决不用纯氧罐。备用制氧装置是氯酸钠和铁的固体粉末混合物，使用时需要点燃这个化合物，就能产生氧气。这两种物质是被分开保存的，如果不幸发生了火花，分开会保证没有氧气产生助燃。

就算循环系统良好工作，这些水还是会在某一天被更换。宇航员每天必做的任务就是，监测循环水的质量，包括里面的微生物含量、矿物质含量等。一旦发现不符合规定标准，便不能再饮用，需要更换循环里面的水。

比如国际空间站已经服役20多年，里面的宇航员不可能一直靠循环水生活，里面的水总有要换的时候，这个时候就得需要另外的运输飞行器，将“水包”运送上去。不过，水不合格可以不饮用，却丝毫不影响其用来电解产生氧气。因此更换的主要是生活水部分，制氧部分不影响。

航天器上的制氧系统和水循环系统价值不菲，每使用一次的成本在上亿元。这套系统的会用目的，除了保证宇航员的基本生活外，还有就是为未来的太空移民做准备。地球的能源已经不间断使用了300多年，他们又是不可再生资源，是古生物形成的，起步时间在几十万年以上，人类不可能复原出来。迟早有一天，人类会离开地球。

人类已经成功在火星制氧

可是太阳系的其他行星上也没有氧气，我们不可能直接生活在上面，因此建造一个基地才是关键。而这个基地就是一个放大版的空间站，人们在里面生活的模式类似于现在的宇航员们，系统也可以在原有基础上进行扩大。

宇航员在太空中的氧气全靠制备，这听起来十分高大上，充满科技感，并且他们使用的是循环水，这是未来人类立足宇宙的核心科技。可这里面是宇航员的辛苦血泪。

是阿波罗1号的宇航员用生命告诉世人，携带纯氧进入太空危险重重，因此才会在后面通过电解水制造氧气。太空中的水资源极其宝贵，因此后来诞生了循环水使用。宇航员每天都要完成繁重的任务，为此他们还要抽出时间去监测循环水的水质，一旦有问题必须马上换下来。

宇宙中充满了未知的危险，各种辐射，变幻莫测的陨石，失重等，可以说宇航员面对的生存环境，比地球上的任意一个人严峻得多。

宇航员的这些付出是人类进步的必要过程，没有他们就没有后来的改进，哪怕会付出巨大的代价。向伟大的航天员致以崇高的敬意。

3名航天员每天要1650升氧气，执行180天任务所需的氧气从何而来？

无论在哪一个方面，对于生命来说， 水和氧气 都是必不可少的生存基本条件，航天方面也不会例外。

在宇航员准备到达太空投入新阶段的工作之前，国家会专门制作宇航员在太空中使用的一切物品，包括太空服、食物、水和氧气。

我们都知道，在太空中氧气是一种非常稀缺的物质，所以宇航员工作的地方有足够的氧气是十分必要的要求。

但是，像食物、水源和其它生活用品都可以直接“打包”携带，那么 氧气该怎么带？ 飞船和空间站里，宇航员都是日常的穿着打扮，他们可以随时正常呼吸的氧气是怎么来的？从地面携带吗？

首先，我们先来回答氧气是不是可以从地面携带 ？理论上可以， 因为宇航员们的航天服背部就有一套专门供氧的系统装置，随着宇航员到飞船外部工作，为宇航员提供生命的保障，所以可以带。那么可以就可以， 这里为什么说“理论上”可以？

这是因为这种携带方式 是专门用于宇航员出舱作业用的， 并不是用来支撑其日常吸氧需要。在太空中，宇航员的日常大部分吸氧需求都是在飞船或者空间站舱内进行。

我们可以看到在我国的3名宇航员进入太空后的直播中，他们 并没有随身携带氧气罐之类的物品，而是就像在地面一样，正常进行呼吸作用。

那么在没有水和大气的真空太空环境中，3位宇航员每天要1650升氧气，执行180天任务所需的氧气都要从地面携带吗？

不全是。 前面已经说到，宇航员所使用的氧气可以从地面携带，但 不会全部都从地面输送。 非常重要的一点就是量太大，运输不安全。

我们知道宇航员的选择是非常严苛的，不仅需要极高的科学文化修养，还要要求极强的身体素质，这其中就包括“没有伤疤”。

这就是因为 太空和地表的大气压强存在差异， 同时飞船在飞离地球和返回地球的过程中， 重力加速度当值得压强会压迫身体的每一个地方， 疤痕处极容易会因为受不了这样的压迫而崩开，造成严重的后果，比如阿波罗13号的氧气爆炸事故。

同样的道理， 不同的大气压强会让压缩氧气存在安全隐患， 尤其是在封闭的太空舱内。所以尽管空间站的氧气也有从地面运输到太空的，但是量并不多，并且大多只是储存在那里，预备宇航员们遇到紧急情况时应急取用。

那么舱内可供宇航员自由活动的氧气又主要是从哪里来的？

比起从地面花费大量的资金运输氧气补给以外，在太空中“自给自足”更加划算，也更加安全，主要方法就是 电解水。

根据化学方程式我们可以知道，水在通过分解后，可以产生氢气和氧气。在利用合理的情况下， 每一升水大约可以电解出620升氧气，足以满足一个人一天的氧气需要。

太空舱内一般都有一套或者多套氧气生成系统，专门为宇航员在太空中工作时提供源源不断的氧气。

那么是所有电解水的原料都从地面运输而来吗？也不全是。

虽然也会有 飞船定期向空间站运输水源补给， 但是如果纯粹的依靠地面运输，其本身也是一件比较奢侈的事情，而且在太空中生活的宇航员 还有其他水源可以循环利用， 包括所有的生活用水、呼吸产生的水蒸气以及他们的汗液和尿液。

这些被收集起来的“废水” 会通过数次蒸馏、过滤和分离的步骤，最后实现废水变纯水，直到达到可饮用的标准，然后 再一次用来电解水，产生氧气。

但电解水产生了氧气，同时也会分离出氢气，这些气体该怎么处理？这个时候就需要利用到宇航员呼出的二氧化碳了。

空间站内会将这些 二氧化碳 收集到一起， 和氢气相互反应，成为甲烷和水，然后将甲烷当作废弃排除空间站，而新产生的水又可以继续使用。 这一套方法下来，能在很大程度上节约空间站的水资源，这也正是我们感觉空间站中的氧气永远用不完的原因。

而电解水所需要的电量供应，正是空间站外面那些排排坐的 太阳能电池板， 并且很多余电也会被储存起来，方便随时取用。

上面已经说过，除了正常的提供使用的物资以外，空间站内还会储存部分必要物资以防外一。就拿氧气来说， 太空舱内会始终携带加压氧气罐， 也会有可以产生氧气的固体化合物，只要点燃就能生出氧气。

当然，要是宇航员要长期在空间中工作，国家方面还是 会定期像太空中的宇航员们提供物资补给，包括食物、水和其它生活物品。

3名航天员每天要1650升氧气，执行180天任务所需的氧气从何而来？

氧气对于航天员是必不可少的物质

常言道人活一口气，对于人类乃至整个生态圈而言，氧气都是必不可少的因素存在。即使人类可以在荒郊野岭中找到食物和水，甚至也可以只靠水存活一个星期左右。

但只要你生存的地方没有氧气的存在，只要几分钟的时间，人就会因为窒息而死亡。 据相关数据统计，一个成年人一天要呼吸的次数大约要两万次到两万七千次。 人类在地球上生存，可以毫不费力地将其完成。

但在我国前不久发射的神州十三号中，对于生活在国产空间站内的三名宇航员而言，呼吸就不是这么容易了。 因为在太空是一个真空状的空间，温度十分不稳定，常常达到零下二十度。

并且空间站距离地球高度大约有400公里。而我国的三位航天员需要在太空中执行任务，由于任务十分艰巨，他们三人必须在空间站内生存长达一百八十天。

据他们计算，每天每个人大概需要消耗五百五十升氧气，那么三个人每天就是一千六百五十升的氧气。 这一算下来，在这六个月的任务执行期间，他们三人一共需要消耗至少29.7万升的巨量氧气。在远离地球的空间站上，如何制造出这么多大量的氧气供宇航员使用呢？

空间站中的氧气从哪里来呢

虽然空间站本身的位置仍位于大气层的范围，但是其中的空气身份稀薄，占比度极低。 基本上是无法从中提取氧气的。这不禁让我们产生了疑惑，那这么多氧气又该怎么获取呢？我们又该如何去收集和使用它们呢？

氧气其实作为一种流动的气体，很难有机会能在太空中长期大量的存放。 与此同时实效性和安全性都是一项大挑战。世界各国对于如何在空间站内制造氧气，已经研究了很长时间。在国产空间站进入太空开始工作之前，由美国俄罗斯在内的十几个个国家，一起联合建造了一座具有国际性意义的空间站。

到我们国家的国产空间站升空时，这个国际空间站已经在太空中工作运行了二十多年。 并且期间从来没有氧气不足的情况发生。这些科学家们采用的办法就是在空间站内把水进行电解质的操作，水就会被分解成氧气和氢气两种物质。

但这种办法也是有缺陷的，因为这种操作的耗电量是巨大的，所以在地球上几乎不会使用这种操作进行分解。 但是我国拥有一座巨型的电池板在太空的空间站外部，同时以太阳能作为能源，所以电解水原理是可以去操作的。 这些电池板可以将太阳能源源不断地进行转化，变为电能供空间站使用。

与此同时，这种操作最重要的是它的安全性很高，可以保证操作过程中的安全隐患大大降低。 根据相关媒体部门报道，在1967年的时候，美国用于 探索 登月实验计划的阿波罗一号飞船就有三名宇航员因此全部丧生，原因就是压缩氧气所导致的火灾。

后来经过检测查明，正是在太空站内电火花点燃了舱内的纯氧而引发的。 因此后来世界各个国家的航天部门都发现了这个问题，于是在此之后很少会直接把氧气压缩后送上太空了。 一般情况下在医院会大量使用这些氧气瓶，不会因为很多意外因素造成爆炸，更不会损害人身安全。

氢气不会容易发生易燃易爆现象吗

可能大家会产生疑问，氧气和氢气都是由电解水这一操作产生的，氢气同样归属于易燃易爆气体，那么在空间站内又该如何保证氢气不会发生燃烧与爆炸呢？

就拿我们国家的国产空间站进行举例说明这件事情， 我国空间站内的电解水装置，在产生这两种物质之后，氧气会被空间站的工作人员吸入体内或进行使用。 然后通过置换，生产出二氧化碳，接下来相关人员再把其进行收集，与之前产生的氢气进行反应。最后将会生成可以二次利用的水。

同时也会有一些在空间站无法利用的甲烷，这些甲烷最后的“归宿”就是被排放。 根据科学家们实际数据分析应用得到的数据：一升水在经过分解系统后，会产生高达六百二十升的氧气。所以无论是我国空间站还是国际空间站，全都是用这种操作去进行太空 探索 的路程的。

空间站缺氧了怎么办，应急措施

我国使用天舟系列货运飞船向太空的空间站进行水源传输。 每二十升水，会被包装成一个小水包，这些水包会满足航天员的需要。毕竟从地面运送物资和水的成本是非常昂贵的，所以空间站的水资源是非常珍贵的。

这些水包内的水，都将会进入空间站内的水循环系统之内，所以空间站内的一切液体资源都会被利用。 在水循环系统内，所有的液体资源会被使用机器汇集在一起，然后宇航员通过一系列的净化、蒸馏和过滤等操作后使用。

在这执行任务的一百八十天内，几乎所有的液体资源都将会被重复循环使用。 因为在空间站内人类离开氧气将寸步难行，所以空间站上面也会存储少量的氧气瓶和固体氧，如果有突发情况的发生。这些可以以备不时之需，用来保证航天员们的身体安全。

结语：希望航天 科技 更上一层楼

太空内的生活在短时间内是很难舒适化的。因为目前人类文明和 科技 在太空之中还是“初级阶段”。 所以人类必须把重心放在科研的进展之中，作为普通人想上太空舒适的生活和度假，至少还需要几十年才有机会实现。

不过我们都相信，人类一定会飞快的进步，继续 探索 太空这座“谜一样的世界”。同时让我们祝愿神舟13号的三位航天员，顺利完成任务，早日平安归来。