氧气的收集方法及原理

古人梦想九天揽月，如今我们已拥有了自己的空间站，让宇航员得以长期在太空中驻留。空间站是一种近地轨道上长期运行的载人航天器，它为宇航员提供了工作、生活所需的所有设施，包括维持生命所需的水、氧气和食物。

太空环境对生理有极大的挑战，氧气是宇航员生存的关键。我们知道，每个细胞都需要能量，而氧气的参与是能量转化的必需条件。那么，在太空中，空间站的氧气是如何获取的呢？

空间站并不完全依赖从地面运输的氧气。实际上，大多数时候，空间站会自己制造氧气。制造氧气的主要原料是水，这是大家在初中就学过的知识——水电解会产生氢气和氧气。这个过程所需的电力主要来源于太阳能发电。产生的氢气会与宇航员呼出的二氧化碳反应，生成甲烷和水，其中甲烷会被空间站。

为什么选择这种方式在空间站中制造氧气，而不是直接从地面运输氧气呢？这主要是出于经济和安全两方面的考虑。运输氧气到太空需要巨大的成本和精力，氧气的存储和管理也存在一定的安全风险。而水的存储和管理则更为便捷和安全。在空间站内，只需通过电解水就可以轻松获得氧气。

一个成年人一天大约需要消耗550升的氧气。有趣的是，一升的水电解后产生的氧气可以满足这个需求。实际上，仅需两瓶500毫升的纯净水就能保证宇航员一整天的氧气供应。但制得的氧气不能直接供宇航员呼吸，需要按照地球大气成分的比例与氮气等其他气体混合。

在空间站内，水被循环利用。包括、汗液以及洗漱产生的废水都会被收集起来，经过净化处理后再次利用。这些二次利用的水主要用于电解制氧。无论是制氧还是水循环，都是基于环境控制与生命保障系统进行的。这些精心设计的闭环系统减轻了地面供应物资的压力。尽管是闭环系统，但转换效率并不能达到100%，所以仍需要定期补充物资。

氧气对宇航员的生存至关重要，因此空间站采取了多重保障措施来确保氧气的供应。除了电解水制氧，空间站还会储存一定量的氧气瓶和固体氧作为备用。固体氧的主要原理是通过某些固体化学物质的分解来产生氧气。无论是国际空间站还是我国的天宫空间站，都采用了这种制氧方法，而潜水艇中也采用了类似的供氧方式。