太空中的“水資源”

沈羨云

水是地球上最寶貴的資源，在航天中也如此，水是維持航天員生命和進行正常工作的最基本條件。在短期飛行時，每名航天員每天的用水量是7.4千克，如果以航天飛機7名航天員計算，飛行15天就需要777千克水。長期飛行中每名航天員每天的用水標準是21.6千克，如果以3名航天員飛行200天計算，水的供應量近13噸。這么多的水完全從地面帶上去是很難實現和不經濟的，因此，凡是準備進行長期載人航天的國家都需要解決這個問題。解決的唯一辦法就是利用航天飛行中產生的廢水，通過再生式生保系統變廢為寶，成為可以供航天員飲用和使用的水。航天員飛行中產生的汗液，呼出的氣體和排泄出的尿液就成為寶貴的水資源。在俄羅斯的“和平號”空間站上，曾經安裝過一套廢水的再生和凈化裝置，它可以將航天器中的廢水、廢氣和尿液進行再生和凈化，成為飲用水和生活用水。但是，這套系統也存在一些問題，美國宇航局正在進行地面和太空實驗，企圖研制更好、更實用的廢水再生和凈化裝置。

美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的一座樓房內，有一間特殊的房間，里面放著一個與國際空間站一樣的模擬艙，艙內有一個ECLSS模擬器，以及自行車、劃船器和腳踏車等運動器材。工作人員正在那里用力地鍛煉，只是為了能夠使自己多出汗，將自己的汗液收集到一個容器里。他們這么做是為了進行一項生保系統設備的驗證實驗。

這套系統的全稱是再生環境控制與生命支持系統，或者稱為ECLSS模擬器。這個系統是由馬歇爾中心美國宇航局的工程師們負責設計和改進的水再生系統，用途是回收國際空間站的廢水，其中包括航天員的汗液、呼出氣體中的水蒸氣和尿液，將它們再生出可飲用的水，供國際空間站的航天員們飲用。

參加此實驗的有馬歇爾太空飛行中心的100多名工作人員，他們每天在艙內要進行1小時的實驗。在進入到模擬器之前，參與者先穿上統一的白色T恤，拿著一瓶飲用水或飲料，在體重計上稱重，實驗完后還要稱一下體重，看在這次實驗中出了多少汗和消耗了多少能量。他們在艙內模擬著國際空間站航天員的日常生活：在運動器械上用力地活動、像航天員在太空一樣的刷牙，用濕毛巾擦臉，男性參與者甚至還刮胡子。實驗中被試者的汗液、呼出的水蒸氣和整夜掛在艙內浸滿汗水的衣服和毛巾蒸發出的水蒸氣都是這次實驗的寶貴材料，被收集到ECLSS模擬器的液體收集裝置內。

食物在這次實驗中也扮演一個重要角色。艙內的參與者的微波食物形成了水蒸氣，水蒸氣隨后與通過尿處理器得到的“產品”混合在一起，送到水處理器中處理。工程師們通過最后獲得的水質樣品來評價水處理系統性能，并確定在水處理過程中消耗品的性能和確定必須多長時間來替換它們。通過水處理系統形成的水要比地球上的市政水清潔。如果達到這個目的，將可以把這個系統送到空間站上使用。

2009年，國際空間站上的航天員將從3人增加到6人，人增加了，原來空間站上的一個廁所就顯得緊張了。美國宇航局最近斥資1900萬美元為空間站新增加了一套廁所系統。新廁所不僅可供航天員排泄，還可以將他們的汗液、尿液以及生活廢水等收集起來并處理轉化成為純凈水。此廁所由俄羅斯制造，是即將安裝于空間站上的第二個廁所。這個新廁所不僅是為了滿足空間站航天員擴編，還是空間站新的再生生命支持系統的一部分。它可以將航天員的汗液、尿液以及廢水收集起來并處理轉化成為純凈水，用于飲用、做飯、洗澡和生成氧氣。這個太空廁所可以說是世界上最昂貴最復雜的廁所，就像在地球建造一個市政處理中心一樣，是一項很復雜的工程。最復雜之處是它要將航天員的尿轉化成飲用水，而不是像之前那樣把小便撒向宇宙空間。2008年11月，新廁所已由美國航天員帶到了國際空間站的美國艙段。目前，從尿液儲存容器中回收的水已可以用作其他用途，但是否可以供航天員飲用，還需特水的樣品送回地球，對其進行進一步的純度檢驗。

責任編輯蒲暉