空间站的水 图一 这就是国际空间站现在的位置(点击原文可见与空间站同步的即时位置 ---译注)
太空是一个难以生存和工作的地方。没有空气可供呼吸,没有水可喝。国际空 间站必须为在它里面的人们、动物和植物提供一个像地球一样的环境,有丰富的能 源,清洁的水和可吸入的空气,一天24小时不加限制。 起初似乎认为,水是一个够简单的事情,带够就行了。“现在我们在空间站已 经有大量的水了,” NASA 马绍尔太空飞行中心的吉姆·路特说。“俄罗斯座舱扎 尔雅号备有意外水袋,那是今年早些时候执行装配任务时从航天飞机上带来的。它 们看上去像防水帆布袋,每袋可以装90磅水。” 空间站的工作人员要尽一切努力来节约水。“在地球上,人们轻轻碰一下水龙 头就可能浪费一两升水,因为水龙头松,水压又大,”马绍尔中心的一位水处理专 家莱恩说。“在空间站,水压只有你可能经历过的典型住宅的一半左右。在空间站 我们不采用水龙头 ,我们用毛巾。它的效率高得多。如果你是一个宇航员,你将用 一个喷嘴把毛巾弄湿,然后用毛巾洗干净你的双手。” 用一条湿毛巾工作人员就可以洗手,用水还不到地面上典型用水量的十分之一。 不是像在地面那样平均用50升水进行一次淋浴,空间站一次淋浴用水将少于4升。空 间站没有长时间的、奢侈的热水淋浴。 图二 宇宙飞船驾驶员特里·威尔卡特在送往和平号空间站的意外水袋中
但即使这样,问题还没有完全解决。一个4人的乘务组每年仍需水约40,000磅, 而从地面运水到轨道上是十分昂贵的。还有更重要的是,每一次呼吸都会增加我们 周围空气的湿度,即使我们并没有锻炼,我们的身体也会流汗,更增加了空气的湿 度。除非将多余的水分从空气中除掉,否则,水会在空间站的设备上凝结,而湿度 水平将变得太高,以至令人感到不舒服。 “我们必须再循环,”吉姆说。“已经有一套俄罗斯造的水处理器在轨道上, 它从空气中收集湿气。在马绍尔这里,我们正在建造一个再生系统,它将可能再生 空间站里的每一滴水并支持一个7人的乘务组,只需极少的再补给。”马绍尔系统的 吉姆正在谈论空间站的“环境控制和生命支持系统”(ECLSS),计划于2005年10月 加入空间站。 ECLSS 水再生系统将从乘务组的尿液和盥洗水里,并从空气中将水回收。甚至 连研究用的动物也不例外。“空间站的实验动物也要呼吸和排尿,我们计划将它们 的废物随乘务组的一并回收。就水的回收而言,72只老鼠就等于一个人的全部补给 量。”莱恩·卡特说。甚至空间站上的植物也会给空气增加湿度。 这听起来可能倒胃口,但处理过的水要比我们在地球上喝的绝大多数的水还干 净得多。“我们再生的水要比在美国任何一个水龙头流出来的水干净得多”莱恩说。 在地球上,动物把尿排在地上,其中一些水分蒸发到大气层中,作为新鲜水以 降雨的形式回到地球上--- 一种天然的蒸馏形式。土壤中的微生物也将尿分解,把 它转化为植物可以吸收的形式。土壤也起了过滤器的作用。少量的黏土与尿中的养 分结合,将水净化,任其渗入地下。 图三 当水从海洋和湖泊蒸发时,将杂质留下。如果空气中没有污染物质,接 近纯净的水就以降雨的形式落回地面。
空间站的水净化系统不采用微生物。因为当分解中断时,虽可以改用准备好的 机器,但保持存活微生物的健康菌落却是个困难得多的问题。所以空间站的水净化 系统是一个三步、机械式的。第一步是个过滤器,将微粒和碎片去掉,很像煮咖啡 的漏斗。下一步是让水通过“多层过滤床”,其中含有的化学物质可以去掉有机和 无机的杂质。最后,用“催化氧化反应器”除去挥发性的有机化合物,并杀灭细菌 和病毒。 即使通过保存和再循环,有些水仍然会被损失掉。 NASA 约翰逊太空中心的环 境控制和生命支持项目的协理代表马里·厄丁说:“我们总需要再补给,因为目前 用于太空飞行的水再处理技术,还没有一个能达到100%的有效率。所以总有些微的 损失。” 更新的水供应系统将由航天飞机和俄罗斯的进步号飞船带到空间站。与此同时, NASA 的科学家和工程师们继续在寻找改善再循环系统的方法。如果水的再生可以改 善到95%的效率,那么以空间站食物形式出现的水就足以取代损失的水。 图四 随宇航员比尔·谢菲尔德游览兹维兹达服务舱(点击原文图中的放映机 可以接收到一段解说电影--- 译注)
在 ECLSS 加入到空间站以前,空间站内部的环境将依靠俄罗斯兹维兹达服务舱 的系统保持在可以住下去的水平。生活在空间站将绝不象生活在地球上那样,但是 如果你不在乎“生活简单”,有一天你可能会想到空间站去工作! (白眉翁译自)