中國空間站是如何凈化艙內空氣的？

自2021年天和核心艙發射以來，已有7個航天員乘組共21人次前往中國空間站執行飛行任務。為了在太空的真空環境里給航天員提供一個健康舒適的“太空之家”，空間站環境控制與生命保障系統（以下簡稱“環控生保系統”）發揮了至關重要的作用。在它的幫助下，航天員才能在清新健康的空氣環境中工作和生活。下面，就讓我們一起來看看環控生保系統是如何凈化空間站艙內空氣的吧！

中國空間站將在軌運營10年以上，與短期飛行任務相比，空間站任務時間更長，對艙內環境的要求更加嚴格。空間站艙內有害氣體可能對航天員乘組產生較明顯的毒性積累效應，并可能造成敏感元件腐蝕、化工產品催化劑中毒等影響。

空間站艙內微量有害氣體來源包括：人體釋放（含大小便）、艙體材料和上行貨物釋放、設備老化等原因的釋氣，食品、個人衛生用品和垃圾釋氣，火災等其他因素產生的有害氣體。

隨著各項實驗任務逐步開展，空間站艙內有害氣體成分日趨復雜。因此，微量有害氣體作為艙內環境控制的主要對象之一，在長期運行中的影響更加需要重視。

中國空間站艙內微量有害氣體的控制由環控生保系統實現，它的功能是在航天器中創造和維持類似地面的環境條件，保障飛行乘組的在軌生存，實現人、環控生保系統與環境間的物質交流和回收。在此過程中，微量有害氣體也會隨物質循環同步產生遷移和流轉。

空間站艙內空氣凈化功能

空間站艙內空氣凈化功能主要包括：CO2分壓控制、微量有害氣體濃度控制、微生物控制，同時還涉及到了艙內濕度控制等功能。

其中，CO2分壓和微量有害氣體濃度控制分別通過CO2去除子系統和微量有害氣體去除子系統等物化再生生保子系統實現；微生物和濕度控制通過微生物凈化器、溫濕度控制子系統冷凝水回收環節實現。

相關的物質流轉包括：CO2、水汽以及微量有害氣體等在通風系統的支持下實現艙間流轉，即通過各類裝置集中處理CO2、去除微量有害氣體和控制濕度，通過通風流場保證其他區域的CO2、微量有害氣體及濕度濃度場的均勻性。

1.CO2去除子系統

CO2去除系統是空間站環境控制與生命保障系統中一個重要的再生系統，其功能是去除艙內由人體代謝產生的CO2，將CO2分壓維持在醫學要求范圍內，其工作原理是利用吸附反應器內5A分子篩對CO2氣體的選擇吸附特性，利用熱真空條件實現分子篩材料的解吸再生。

2.微量有害氣體去除子系統

針對航天器內艙體、設備、物資和航天員產生的各類微量有害氣體，微量有害氣體去除子系統通過物理吸附、化學吸附和催化氧化的綜合方法予以去除。

微量有害氣體遷移和去除措施

微量有害氣體去除子系統作為空間站的主份控制設備，主要去除正常條件下釋放到艙內的微量有害氣體。在其設計過程中，針對空間站艙內空氣中的微量有害氣體種類、醫學指標要求以及各類去除技術的特點，確定了有害氣體產生規律和適用于空間站的微量有害氣體負荷模型，針對性去除艙內微量有害氣體。

除了微量有害氣體去除子系統這一主要凈化路徑外，經分析和評估，有害氣體還有以下遷移和去除形式。

1.航天員的汗液和呼出水汽揮發至座艙大氣中，被溫濕度控制子系統以冷凝除濕的方式實現收集。根據系統分析和研制經驗，空氣中的部分有害氣體負荷會隨著冷凝水轉移成為水污染物負荷，最終通過水處理子系統完成深度凈化處理。

2.少量有害氣體被CO2去除子系統吸收。該系統在控制艙內CO2分壓的同時實現少量有害氣體的轉移和凈化。

3.部分大分子、高沸點的有機污染物，如全氟烷基類有機物，可能以持久性有機污染物的形式與懸浮顆粒物、衣屑、灰塵等吸附結合，其中部分可被微量有害氣體去除子系統去除掉，剩余的則會經過艙內通風回路積聚在微生物凈化器等高效過濾器內部，隨過濾器的定期更換廢棄而被去除。

微量有害氣體控制結果

根據分析結果發現，艙內空氣經過微量有害氣體去除子系統凈化后，空氣質量符合指標要求。目前，微量有害氣體控制能力在中國空間站上已經過神舟十二號至神舟十七號任務階段的全面在軌驗證，空間站內整體空氣指標和水質指標均滿足要求，證明各凈化子系統分類分級的控制措施有效。

小鏈接：令人期待的月球科研站

中國人將在2030年前登月，在實現這個目標之前，關于月球科研站的建設還有不少工作要做。國際宇航聯合會空間運輸委員會副主席楊宇光介紹，我國未來的月球科研站會建設在南極附近。

因為月球的夜晚長達14天，晝夜溫差達到300攝氏度，這么惡劣的環境不利于科研設備的工作。除了溫度，還有能源問題。在14天的月夜里，月球探測器的太陽能電池板無法充電。而在月球的南極附近，會有非常長的光照期。此外，月球南極附近很可能有以冰的形式存在的水。

楊宇光說：“嫦娥七號和八號會構成未來我國月球科研站的基本型。它們不進行采樣返回，會一直留在月球上。所以嫦娥七號的著陸器可以帶著更大的巡視器，對月球進行更深入的勘查。還有一個飛躍器，可以在月表起飛，展開飛躍探測，爭取能找到水。”