中國航天｜中國太空站的水從哪裏來？太空人喝尿是真的嗎？

刊登日期 : 31/12/2021

中國航天｜3太空人進駐天宮 每天用水12升

 　　說「再生水」之前，先說一下「天宮」太空站上的用水問題。

　　正常軌道飛行的太空人，每人每天飲用水供給量約為3公升，包括了直接飲用和還原脫水食物的用水，這與成年人在地球上所需攝入水量差不多。

　　即使以每名太空人每天需要3公升水計算，在神舟十三號任務裏，翟志剛、王亞平和葉光富在「天宮」駐守180天，他們需要水已超過1,600公升。

　　另外，人類生存離不開氧氣，中國太空人需要的氧氣，是在「天宮」上人工製造的。製氧原理很簡單：分子是由兩個氫原子和一個氧原子（H2O）構成，故水經過電解就能產生氧和氫。

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　　據報道，1升水大約可電解出600升氧氣，已稍稍多於成年人一天的消耗量。但是，製氧的前提又是水，3名太空一天就是近3公升水。

　　太空中既無江河，更無雨雪，「天宮」上3名太空人每天必須的11至12公升水如何解決？

　　目前太空站的水源主要有三種，第一種最「簡單粗暴」，就是直接從地球往太空送水。例如為神舟十三號任務「打前站」的天舟三號貨運飛船，就帶了多組滿載的水箱。

　　不過，從地球送水只能應付短時間太空任務，像神舟十三號長達半年的任務，送水只能作為輔助，不會是主力，箇中原因既是飛船運載力有限制，更是成本問題。有內地傳媒曾報道，從地球向太空站運送飲用水，每升成本高達14至35萬元人民幣。

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中國航天｜水回收和循環再用是最佳方案

　　而第二個方法是在太空站「造水」，就是通過氫氧燃料電池，讓氫和氧於催化劑的作用下，在兩個電極上氧化成水。該方法難度不算大，惟涉及及能源和成本等問題，未成主流。

　　至於第三個方法，也是現階段最佳、最具操作性的方法，就是把水回收和再生，實現循環再用，這亦是國際太空站和中國「天宮」太空站都採用的方法。而經回收和再生的水，就是王亞平提到的再生水。

　　在太空站上製作再生水，需要一個複雜的水再生系統。以中國太空站的水再生系統為例，它可再分為冷凝水收集、尿處理、水處理三個子系統。

　　其中的冷凝水收集系統，是透過降溫除濕的方法，把蒸發在空氣中水份回收，原理就像家裏用的抽濕機。要知道太空人每天會透過呼吸、排汗等，向空氣排濕大約1.8公斤，在滴水串金的太空站裏，它的價值可想而知。

　　至於尿處理，就是把尿轉化為水。這聽起來可能有點厭惡，但它是太空站更重要的水源。

　　一名太空人每天排尿約1.6公斤（尿比重較水稍大，1.6公斤尿略少於1.6升），而尿液中除了5%有機物和無機鹽外，95%是水份。

中國航天｜黑科技處理 6升尿變5升蒸餾水

　　官方資料顯示，駐守天宮的太空人，尿液經收集後便進入尿處理系統，先是添加化學藥劑作預處理，防止尿素水解，再以「蒸氣壓縮蒸餾技術」處理。

　　據報道，該尿處理系統能從6公升尿液中，提取出5升蒸餾水，其運作速度約為每小時2.5升。

　　當然，尿處理系統的實際運作是極其複雜的，其科技含量也是太空站整個生命保障系統裏最高的，研製難度舉世公認；在國際太空站，尿處理便是最遲應用的子系統。

　　話說回來，從尿處理系統而來的蒸餾水，仍不能飲用。它和從空氣中取得的「冷凝水」一起，要再進入水處理系統，先淨化，後用銀離子技術殺菌，運作過程也是絕高科技。

　　經過水處理系統後，空氣中水份、太空人尿液等，就成為了達到飲用標準的再生水，供應太空人飲用、製氧和衛生所用，並開始另一個再生循環。

　　專家稱，中國太空站的水循環系統，能夠循環利用80%的水，最大程度滿足太空人生活。

　　知道中國太空站上的水很大部份是由尿液而來，大家或許也想知道，這些「天上之水」的「口感」會否有甚麼特別。

　　「太空教師」王亞平在「天宮課堂」上沒提及，但有報道引述美國宇航局水質子系統主管萊恩（Layne Carter）說：「太空環境過濾飲用水口感有點兒像瓶裝水，這些水主要源自尿液處理系統，因此在飲用水時必須克服心理障礙。」

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