太空里的低碳夢

天宮一號的發射升空，或將帶來中國低碳領域新革命。

早在2009年1月25日，我國第一個目標飛行器“天宮一號”模型亮相央視春節晚會，這場中國未來空間站的處子秀，讓民眾對太空生活充滿著憧憬和向往，它的亮相也令牛年春晚的零時環節成為歷年春晚中最有科技含量的一次。

2011年9月29日21時16分，“天宮一號”發射升空。帶著震撼的轟鳴和排山倒海的氣場，拖著長達幾十米的火焰巨尾，“天宮一號”滿載著全球華人的宇宙夢想升上了天空，沖破厚厚的大氣層，到達了它的目標軌道，開始了長達兩年的服役期。在這段時間里，天宮一號將會與隨后發射的“神舟八號”、“神舟九號”、“神舟十號”飛船對接，并建立第一個中國空間實驗室，將寶貴的宇宙空間數據傳輸給地球，中國向空間站時代邁出了堅實的一步。

更重要的是，“天宮一號”的技術對低碳經濟、綠色環保、環境工程、低碳材料與工業設計等領域也有著難以估量的意義，或將帶來中國低碳領域新革命。

最先進的節能照明

除了集合全國乃至全世界的最尖端太空科技以外，“天宮一號”還在照明方面采用了最先進的太陽能和LED照明設備，無論是宇航員的活動艙，還是外部飛行器對接光源都是如此，而且在航天員的睡眠區還擁有可以自主調節光線強度的智能照明設備。

天宮一號的照明系統全部采用太陽能電池帆板提供電能，這種新型太陽能電池帆板在太陽照射下發電功率7千多瓦，電壓能達到100伏，除了可以滿足“天宮一號”目標飛行器3.5千瓦的電力需求之外。當天宮一號運行到背光區域(即太陽陰影區)的時候，飛行器內配備的新型蓄電池也足以提供電力工飛行器正常運行和各種照明需要。

中華節能照明網、華中南照明產業園專家廖海龍先生對相關數據進行專業分析后表示，天宮一號太陽能電池帆板發電量，在地面可以同時點亮80多只40瓦的白熾燈。這些電量對于天宮一號內配備的LED照明來說完全足夠，而且這種新型LED照明系統的照明效果更好，即使在宇宙空間也能保持高度的聚光性，能夠確保飛行器之間的對接。壽命比一般的節能照明燈更長，而且光衰周期也更長，預計到天宮一號服役期滿的時候，飛行器上的LED照明設備照明強度仍然可以保持90%以上。即將發射的神州系列飛船也將會采用天宮一號同樣的太陽能和LED照明系統，以便和天宮一號完成空間交會和數據對接任務。

太空里的綠色生活

與我們的地球相似，國際空間站也有空氣和水的再生回路，主要包括水的再生和處理、氧氣生成、二氧化碳的清除，以及水和大氣質量監測。

航天員活動如流汗和呼吸會在艙內空氣中產生濕氣，通過大氣溫度控制，熱交換器可以將這些濕氣凝結，并轉化成固態，用于儲存和處理。毛巾和衣物中的水也通過熱交換器被回收。再生水一般經過多層過濾催化凈化系統的處理，變成適合飲用的水。航天飛機STS-126任務已經把“水回收系統”送到國際空間站，它可以收集并處理固態水、尿和其他廢水，通過蒸餾和化學處理制成適合飲用水和“技術”水，“技術”水用來支持空間站內的各種系統。但有些水是無法回收再利用的，這就需要航天飛機或貨運飛船進行定期補充。通過電解的方式，水還能產生氧氣，空間站內的氧氣就是這樣產生的。空間站內產生的二氧化碳通過俄羅斯的Vozdukh系統或美國的“二氧化碳清除組件”去除。

由于要保證航天員的健康和安全，因此需要定期監控空間站內的空氣和飲用水質量。“水還原系統”中的電導率傳感器和總有機碳分析儀負責監測飲用水純度。總有機碳分析儀能測量有機碳和無機碳的數量，以及空間站水樣本中的PH值和電導率，采樣試驗裝置還用于測量空氣和水中的微生物雜質。

國際空間站需要有大量的電能來維持其系統的運行，如“環境控制和生命支持系統”、指令和數據處理系統、通信系統、照明，還有航天員的健康、運動和娛樂，以及各種研究實驗，都需要電能。一般情況下，國際空間站的巨大太陽電池陣有3/4都在軌提供電能。如果全部運行的話，太陽電池陣的覆蓋面積將是2192平方米，每年能為空間站的各種系統和研究實驗提供大約708000度電，相當于50個休斯頓地區的家庭用電需求。

空間站的太陽電池陣在兩個軸線上跟蹤太陽。2個“太陽阿爾法旋轉接頭”分別位于左舷桁架和右舷桁架上，根據空間站軌道運行期間太陽角度的變化，它能夠360°旋轉整個太陽電池陣。8個“貝塔萬向架組件”則分別安裝在8個太陽電池翼上，根據太陽角度的季節變化，能夠360°旋轉每個太陽電池翼。通過“太陽阿爾法旋轉接頭”和“貝塔萬向架組件”，使太陽電池陣能夠最大限度地收集太陽能。太陽能在轉化成電能后，被儲存在48個鎳氫電池中，從而保證在國際空間站沒有日照的情況下維持其正常運行。空間站每90分鐘繞地球一圈，其中有30分鐘處于黑暗之中，而在每個地球日內，空間站要經歷大約16次黑暗。

更有意思的是，舊的飛船或自動轉移飛行器被作為食物廢料、用過的存儲容器及其他各種垃圾的存放容器。在下一艘補給飛船到達空間站之前，舊的補給飛船必須離開空間站，并再入大氣層，在大氣層中和那些垃圾一起化為灰燼。每年大約有4536千克的食物垃圾、用過的毛巾和衣物、廢電池、過濾器及失效的設備等垃圾通過這種方式被焚燒。

國際空間站上航天員的生活和工作提供一種未來地球人類的生活和工作模式。當未來人類超越空間站的軌道高度，探索更遠的宇宙時，空間站上的環保系統將有助于在遙遠的宇宙空間建立一個人類的居住地。