天宫一号/神舟八号交会对接任务安排了“电解制氧技术”和“动态水气分离”两项再生生保关键技术在轨飞行验证。
再生式生命保障系统是空间环境控制与生命保障系统第二个阶段的研制任务。第一个阶段是非再生式(携带式)生命保障系统,也就是在短期飞行里面,航天员在天上所消耗的物质,包括吃的喝的,都是由地面携带上去的,不经过任何处理,这样一旦消耗和用尽,航天员就必须返回地面。这种方式对于长期飞行显然是有制约的,由此而引发了第二代生命保障系统的研制,也就是再生式生命保障系统。
人的生存离不开水、氧、食物,生活在太空中的航天员一人一天平均需要2.5千克水、0.83千克氧气和1.8千克食物,为保持空气的清洁,还需消耗1.8千克氢氧化锂吸收产生的二氧化碳。生命保障系统是指,在航天器狭小的密闭空间内创造一个与地表接近的生活环境,为航天员提供水、氧气、食物等必需物质和其它的生命保障,并在失重条件下保障航天员健康生活、有效工作和生命安全。
生保系统分为非再生与再生两大类,非再生生保系统是指所有消耗性物质都是从地面携带或运送,所有废弃物不再回收利用,适合短期飞行任务。我国的非再生式环控生保系统已经达到美俄各系列载人飞船环控生保系统的水平。再生生保系统,可分为物理化学式再生生保系统和受控生态式再生生保系统。物理化学式再生生保系统适合于中长期载人航天器的生命支持系统,是运用物理化学的方法,对航天员排泄的二氧化碳、水汽和尿等废弃物等进行回收利用,除补充食物以外,能够实现航天员氧、水等物质的供应平衡。其主要涉及电解水制氧、冷凝水和尿的回收再利用、二氧化碳和微量有害气体去除等五个方面,与非再生技术的整合,从而构成能量流和物质流互相匹配协调的完整系统。受控生态式再生生保系统,是按照生态学原理,建立人工的密闭生态系统,利用高等植物等生物部件生产食物、氧气和水等生命必需物资,从而实现系统内物质的完全闭合循环和生保物资的持续再生。受控生态式再生生保系统,适合长期空间飞行和地外星球探测飞行。
长期载人飞行消耗的物资巨大,难以实现完全由地面运送。例如,1千克物质从地面发射到近地轨道的空间站约需2万美元。随着载人航天器从短期飞行的飞船到中、长期飞行的空间站以及更长时间的星际飞行,载人航天器内主份工作的生保系统,由非再生生保系统过渡到物化再生保系统、受控生态生保系统。可以说,再生生保技术是实现中、长期载人飞行最核心、最关键的技术之一。
再生式生命保障技术
发布日期: 2011-11-02
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(责任编辑:王楠)