呂默默

“天階夜色涼如水，臥看牽牛織女星?！鄙硖幪鞂m一號空間站，眼前的星辰更加繁茂，牛郎星和織女星也更明亮了！

噢，差點忘了自我介紹！大家好，我是正在天宮空間站執(zhí)行任務的航天員，代號“太白”。最近收到消息，地球上的小伙伴非常關心和好奇我們在空間站里的生活，還提出了許多問題，比如航天員在空間站如何睡覺？吃的食物、喝的水是從哪里來的？我們能不能洗澡？呼吸的空氣是如何凈化的……今天，就由我來為大家做一次詳細的解答吧。

在很多人的心中，航天員是超級英雄一樣的存在，可是航天員既不是超人，也不是機器人，而是身體素質(zhì)比較棒、專業(yè)技能比較多的專業(yè)人士。無論是現(xiàn)代人類還是追溯到40億年前的地球原始生命，都是在地球表面生存和進化著，適應的是地球表面的重力環(huán)境。可一旦到了幾乎完全失重的狀態(tài)下的空間站，地球生命體就會出現(xiàn)各種不適應的癥狀，例如心臟、睡眠上的問題。

而要在空間站做研究，或是飛向更遙遠的深空進行科考工作，失重影響的就不僅是航天員的身體，還會影響空間站內(nèi)部的各大系統(tǒng)，如供氣系統(tǒng)、水處理回收系統(tǒng)、廢物回收系統(tǒng)等等。這些系統(tǒng)必須精簡再精簡，同時功能必須完備，還要符合航天員的使用習慣。精簡這些系統(tǒng)的重要原因是使用火箭運輸進入太空時付出的“代價”過大。

舉個例子，我國目前最牛氣的火箭長征5號系列，也就是大家熟知的“胖五”系列，它在加注火箭燃料之后，自重能達到870噸，可以將25噸的載荷運送到近地軌道，相當于十幾輛小轎車的重量。雖然它的運載能力已經(jīng)比之前的火箭提高了2.5倍，但對比自身的重量，運載“效率”其實并不高。不過，這可不是我國的火箭不優(yōu)秀、不先進！而是由地心引力這條鐵一般的物理定律所決定的。所以從地面運送的貨物、設備，甚至每一枚螺絲釘都要精簡再精簡，務必要把最關鍵、最重要的物資運送到空間站去。

為了解決失重、建造空間站，乃至后續(xù)空間站的維護和物資運送等問題，航天工作者們必須進行嚴格的計算和設計。這可不是一朝一夕所能完成的事情，我國的航天工作者采取了“三步走”的策略方法。

第一步，發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應用實驗。

神舟十二號飛行乘組在水下模擬失重訓練

火箭長征五號系列運載火箭

中國航天員成功實現(xiàn)首次太空行走

①生命保障系統(tǒng)是應用在載人航天工程中的一類系統(tǒng)，是使人能夠在外太空生存的一系列設備的總稱。美國國家航空航天局也常稱這個系統(tǒng)為環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)（英文縮寫為ECLSS）。

中國空間站在軌運行效果圖

這一步不需要太過復雜、十分完備的生命保障體系，只需要驗證載人飛船的可靠性，比如是不是堅固，是不是能很好地保持氣密性，回程經(jīng)歷大氣層時隔熱是否良好，等等。

相對于之后的空間站，在這一階段，航天員在飛船內(nèi)部不會待很久，只要準備好相關的物資，比如提供合理的氧氣濃度和食物配給，以及做好保護措施即可。

第二步是要突破航天員出艙的活動技術、空間飛行器的交會對接技術，發(fā)射空間實驗室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應用問題。

因為航天員在這一階段會短期駐留空間站，就要考慮很多問題，例如吃什么，喝什么，空間站艙內(nèi)溫度是否恒定、是否適宜人體等等。這一步就需要初步的生命保障系統(tǒng)①了。

第三步，建造空間站，必須解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應用問題。

這個階段開始之前就必須建立完整的生命保障系統(tǒng)。我國空間站天和核心艙里的三名航天員會駐留三個月左右，首先就需要完備的，包含供氣、供水、控溫等穩(wěn)定的生命保障系統(tǒng)，同時為了調(diào)整航天員在失重狀態(tài)下的身體狀況，還把太空鍛煉用的“動感單車”運送了上去。

隨著航天工作者的穩(wěn)步推進和驗證，我國已經(jīng)逐漸設計和建造出功能全面、舒適、現(xiàn)代、科技含量高的空間站和生命保障系統(tǒng)，能夠解決航天員在太空生活中遇到的各種問題。

往太空運送物資的成本非常高，歐美國家的成本在每公斤20000美元以上。而我國通過科學合理地控制成本，將費用控制在只有歐美的四分之一到二分之一，可是這個費用仍然不低。于是航天科學家在空間站設計之初，就已經(jīng)把生命保障系統(tǒng)提前想好，并做了多次精簡和優(yōu)化。

生命保障系統(tǒng)首先應該具備讓航天員在太空中生存下去的基本功能，例如提供生存所需的空氣、水和食物，并維持合適的身體溫度與壓力，同時收集或處理代謝中產(chǎn)生的廢物。通俗來說，這個系統(tǒng)負責讓航天員能吃得飽、睡得香，并能順利地進行工作。另外，生命保障系統(tǒng)還必須能夠保證航天員免受來自太空中的危害。

空間站的水從哪里來？

水是生命之源，人可以勉強三天不進食，但如果三天不喝水，生命安全就會受到威脅。這道理在太空中也是一樣，航天員也需要喝水來維持基本的體內(nèi)循環(huán)，那空間站里的水從哪里來呢？

最早的宇宙飛船和空間站里的水，有相當大一部分是從地面運送上來，喝完就沒有了，也無法從太空中弄到水。

那往空間站里運送水有多貴呢？有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以國際空間站為例，地球方面每年需要向其補充約2200升飲用水，這些水的火箭運輸費用高達2200萬美元。這還是在近地軌道空間站，假如我們要飛向更遙遠的太空，水的補給將更加困難。

而在現(xiàn)階段，因為要完成基本的實驗和安裝空間站的工作，我們會在空間站“駐扎”3～6個月的時間，這也將消耗很多水。

單說飲用水就不是一個小數(shù)目。以一位航天員計算，每天每個人需要3公斤水資源，3個月90天就需要270公斤水，3位航天員一共就需要將近1噸的可飲用水。再加上基本的生活用水，比如洗澡等，水的需求量就更大了！空間站的貨運補給飛船，顯然不會每次都帶這么多水進入太空。而在太空里的每一滴水都很珍貴，所以無論是汗水還是尿液，都會經(jīng)過生命保障系統(tǒng)的水循環(huán)系統(tǒng)進行回收再利用。

“喝尿”在普通人心中是一個有味道的詞，但在空間站中則不同。正常的尿液在經(jīng)過空間站里生命保障系統(tǒng)中的水循環(huán)將其“凈化”，這一過程里尿液中的尿素通過相應的生物反應器電化學系統(tǒng)，能將尿素有效地轉(zhuǎn)化為氨，然后再經(jīng)過系統(tǒng)的后續(xù)操作將氨分解為水和能量。經(jīng)過水循環(huán)系統(tǒng)處理過的尿液所得到的水，能達到飲用水標準，比地球上任何水都要干凈，并且沒有一絲味道。

與此同時，為了保證航天員的飲用水安全，還需在最后對其進行消毒處理。航天飲用水基本上都采用化學方法進行消毒。為了保證水質(zhì)在儲存期間不至于下降，長期飛行期間則需要提高水中銀離子的濃度。

在今后的任務中，生命保障系統(tǒng)還會進一步完善水循環(huán)系統(tǒng)，甚至航天員呼出空氣中的水蒸氣也會被重新冷凝回收，以達到水的最大回收利用率。

終于可以喝到水了，可是因為失重的原因，我們不能使用杯子喝水，而是放在飲水袋里，直接用軟管來吸飲。

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據(jù)估算，1位航天員如果在太空生活1年，大約要喝掉700多升經(jīng)過處理的尿液。

自由呼吸有保障

在太空中，水資源非常重要，但是比起水更重要的是空氣！我可以一天不喝水，但不能十分鐘不呼吸。當然，這里的空氣指的是空間中合理配比的空氣。

研究數(shù)據(jù)表明，一位航天員除了每天需要3公斤的飲用水，還需要至少0.84公斤的氧氣。那氧氣從何而來呢？空間站里最初的氧氣是由初始任務帶來和之后的貨運飛船持續(xù)補給。但隨著航天員對氧氣的逐漸消耗，持續(xù)的氧氣供給就成了問題。

在地球表面，我們呼吸的空氣中有大約71%的氮氣和28%的氧氣，其他則為二氧化碳、水蒸氣和一些稀有氣體。同時，厚重的大氣層再加上綠色植物的光合作用和呼吸作用，我們擁有著幾乎取之不盡的氧氣。但在太空中，氧氣非常稀有，目前在空間站中也無法通過種植大量綠植達到氧氣的轉(zhuǎn)換和供給?？珊教靻T要想正常地工作和生活，就需要有與地面相似配比成分的空氣和大氣壓。

這時，空間站里的生命保障系統(tǒng)又要開始工作了，它所提供的環(huán)境空氣主要包含：氧氣、氮氣、水蒸氣、二氧化碳和其他微量氣體，與地球表面的空氣成分基本一致。同時還經(jīng)過了嚴格的凈化，比我們在地球呼吸的空氣質(zhì)量要純凈得多。系統(tǒng)還會調(diào)整空間站里的氣壓值，這個值一般為101.3千帕，也就是海平面標準大氣壓。

空間站里的氧氣一部分來自地面貨運飛船的配給，另一部分則是由電解水生成氧氣。使用到的電資源來源于空間站上的太陽能帆板，水則是由生命保障系統(tǒng)中，將空氣中的水蒸氣冷凝、航天員產(chǎn)生的尿液凈化而來的。

解決了氧氣的供給問題，還有一個問題也不容忽視，那就是航天員呼出的每天大約1公斤的二氧化碳。如果在地球表面，這部分二氧化碳會逐漸消散在大氣層中，由綠色植物來消耗掉，并產(chǎn)生一定量的氧氣來達到空氣成分的基本平衡。可空間站是密封狀態(tài)，無法像在家里一樣開窗通風，航天員呼出的二氧化碳如果不處理的話，就會在艙內(nèi)聚集，當濃度達到一定程度時，就會引起二氧化碳中毒。生命保障系統(tǒng)在解決二氧化碳問題上也有自己的辦法，例如使用化學固定方法，通過化學試劑氫氧化鉀、氫氧化鋰來消除掉空氣中的二氧化碳。同時也有比較新的嘗試，比如讓二氧化碳與氫氣反應，最終形成氧氣和甲烷。氧氣可供航天員呼吸，甲烷則可以排放出去。

我們的神舟載人飛船采用的就是非再生式二氧化碳凈化方案：利用無水氫氧化鋰作為座艙二氧化碳的凈化劑，通過專用風機將座艙大氣引入凈化罐，凈化后的空氣再重新流回座艙。凈化罐的數(shù)量按執(zhí)行飛行任務的人數(shù)和天數(shù)配置，使用中由航天員進行切換。

有了純凈的空氣，最后一步則需要給空間站里的空氣強加對流系統(tǒng)，這是因為在失重狀態(tài)下，艙內(nèi)空氣中的氧氣自由擴散速度比較慢，如果沒有對流系統(tǒng)，二氧化碳會在一個區(qū)域堆積，不利于航天員健康。

這下不用擔心了，我們在空間站里呼吸的都是新鮮的空氣呢！

在中國科技館展出的天和核心艙1∶1結(jié)構(gòu)驗證件實物。

吃得飽、吃得好

為了保證航天員們能順利進行研究、實驗和工作，吃得飽、吃得好也是一個關鍵。

工作人員為航天員準備了120多種營養(yǎng)均衡、品種豐富、口感良好，保質(zhì)期長的航天食品，有主食、副食，比如調(diào)味品、飲料、水果等，至少五天不重樣。還有我最愛的魚香肉絲、宮保雞丁等。

當然，在太空中吃飯不會使用碗盤，也不能有太多的湯汁和碎屑。因為處于失重狀態(tài)中的湯汁和碎屑會四處飄散，如果飛進空間站里的儀器當中，就會造成短路，引起可怕的事故。這些飯菜都被塞進了真空包裝的袋子里，使用時可以加熱，然后直接擠進嘴里。

航天員的食品補給

睡覺和洗澡

在以往的實驗空間站里，由于空間不夠大，吃住和工作基本都在一個狹小的空間內(nèi)。而現(xiàn)在的空間從以前的15立方米提升到了整站110立方米，并且采用全新的信息技術，讓中國空間站有了“移動WiFi”，為航天員創(chuàng)造了一個智能的家居生活空間，我們可以隨時跟地面的研究人員、家人進行視頻通話。有了更大的空間，空間站也重新劃分了區(qū)域，分成了生活區(qū)和工作區(qū)。

每天結(jié)束工作后，洗個澡能讓我迅速擺脫疲勞。不過，在空間站中還不能實現(xiàn)淋浴和泡澡，但每個人都能夠在一個“包裹式淋浴間”里，手持噴槍，把自己擦拭干凈，最大程度上解決了個人衛(wèi)生問題。

終于可以睡覺了，拉開隔板，打開照明小燈，這就是我的“臥室”。鉆進準備好的“睡袋”，“蓋好被子”，把雙手也伸進去，交叉在胸前，就可以美美睡一覺了。為啥要把手也伸進去呢？是因為曾經(jīng)有國外的航天員，睡覺時把手放在外邊，第二天早上感覺有人在摸他，被嚇得不輕，仔細一看原來是自己的手在失重狀態(tài)下來飄來飄去造成的。我可不想被自己嚇到。

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現(xiàn)在的空間站為航天員提供了許多套不同場合穿著的衣服，有工作服、鍛煉服、休閑服、失重防護服、睡具等。這些衣服中有的能幫助航天員對抗因失重造成的對人體肌肉的不利影響，有的能幫助航天員調(diào)節(jié)情緒和心情。

防護措施很重要

在太空中除了基礎的吃喝拉撒睡，我們還必須完成太空中的工作任務，而工作中最重要的一點就是做好防護。因為有一個看不見的敵人在時刻威脅著航天員的生命和空間站的電器元件——那就是宇宙射線和太陽風。

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世界上第一顆人造衛(wèi)星普特尼克1號于1957年飛入太空，第二年美國第一顆人造衛(wèi)星也送入了太空，不同的是它攜帶了一臺用來測量輻射劑量強度的蓋格計數(shù)器。當時的科學家范艾倫在研究數(shù)據(jù)之后發(fā)現(xiàn)，太空里是有放射性的。因此，地球周邊的這一輻射帶被稱為范·艾倫帶。

宇宙射線或太陽風造成的帶電粒子在到達地球時，在地球磁場的作用下會被束縛在地球周邊。但如果這些輻射直接照射在人體之上，就會損傷遺傳物質(zhì)，引起疾病，甚至會誘發(fā)癌癥。而且這些輻射還會造成宇宙飛船、空間站和衛(wèi)星的損害，例如1973年到1995年間就出現(xiàn)了100多宗因空間環(huán)境引起的航天器故障。其中，1989年的強太陽風暴發(fā)，造成了45顆衛(wèi)星失聯(lián)。

我們的空間站對此也進行了防護，在艙體的設計上加入了防宇宙射線和太陽風的特殊材料，加厚關鍵部位元器件的防護。同時在飛天系列航天服的設計上也做了特別的防輻射防護，最大限度地保護航天員的安全。

最新款的“飛天”艙外航天服從內(nèi)到外分6層，分別是接觸身體部分的舒適層、備份氣密層、主氣密層、限制層、隔熱層、外防護層，具備防輻射、溫度調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)等功能，同時還有完備的生命保障系統(tǒng)。身高1.6米～1.8米的人都能穿上這套衣服。最外層的防護材料可耐受±100℃左右的溫差變化。

“飛天”艙外航天服的頭盔也做了特別的改進，視野比其他同類艙外宇航服要大。在頭盔上還裝了照明燈和攝像頭，可拍攝航天員的出艙操作;兩側(cè)有報警指示燈，在艙外服出現(xiàn)泄漏時閃動報警，同時還有語音報警。它的面窗有4層：其中里面兩層為充壓結(jié)構(gòu)，即兩層之間充高純氮氣和防霧劑，外面是防護面窗，最外層是鍍金的濾光面窗，對太陽光折射率低，能防止太陽光線直接照射人眼。

有了這些保護措施，我們就能毫無后顧之憂地完成科考任務了！

神舟十二號航天員乘組圓滿完成出艙任務，安全返回天和核心艙。

回家不簡單

三天后在與后續(xù)的航天員交接完工作后，我就要回到地球了。不過，回家前還有許多事情要做。

首先，在神舟飛船與空間站合體分離之前，我們要在同伴和地面科技人員的配合下，將實驗柜里有關實驗裝置和重要實驗物品放到神舟返回艙中。其中包括這幾個月來空間站運行的海量飛行和實驗數(shù)據(jù)，還要將在太空中培育的各種植物、動物，以及太空中采集的尿液、唾液等帶回地面，以供工作人員進行分析和研究。

其次，在做完重要的實驗數(shù)據(jù)和相關物資的搬運之后，還要把自己所負責的工作區(qū)域打掃干凈，這是對進行后續(xù)任務的航天員的尊重，也能避免平時產(chǎn)生的一些碎屑對電器元件造成損害。

做完這兩步之后，就是處理垃圾了。殘余食品垃圾、衛(wèi)生用品垃圾，還有在軌實驗產(chǎn)生的電池、電極等都需要打包放入軌道艙，隨軌道艙墜入大氣層銷毀。

最后，我會與一起返回的同伴們進入神舟飛船的返回艙進行分離操作。兩個航天器分離后，神舟飛船會撤離一段距離，在地面指令控制下逐漸遠離空間站，之后就會逐漸從空間站所在的軌道調(diào)整，變軌，從而進入大氣層，最終返回地球。

好了，我要去做最后的檢查了，祝我好運吧。咱們地球見。