眾所周知,太空中並不具備人類生存的條件,要確保航天員在太空中的生活舒適安全,就必須為他們營造一個類似於地面一樣的“家”。為此,科研人員為航天員設計了智能化的密封艙,艙內可以自動調節溫度、溼度、氣壓以及空氣成分,而且可以使空氣不斷地流動。那麼,航天員是直接將地球上的空氣帶到太空中嗎?
航天員劉洋在太空自由活動
答案並不是,載人航天工程對航天員使用的氣體有著極為嚴格的要求,氣體質量的好壞,直接影響著火箭發射結果和航天員的身體狀況。由於普通大氣中含有水分,對載人航天器來說,當飛船背對太陽時,氣溫接近絕對零度,雖然飛船有保溫層,但輸氣管道貼近外層,可能導致輸管內氣體所含水蒸氣因凝固而結冰。對航天員來說,地球上的空氣顆粒較多,達不到航天員使用的潔淨標準。因此在太空飛行中,航天員使用的是水分非常低的混合氧氣。那麼混合氧氣又是從何而來的呢?
酒泉衛星發射中心作為我國唯一的載人航天發射場,有一個專為火箭、飛船的太空之旅提供“生命之源”的地方,它的名字叫氮氧站。它是我國航天系統最早的液氧、液氮生產單位,氮氧站由最初承擔單一的液氧保障變成了液氧、液氮、高純氧、高純氮等多種特種氣體的氣源保障單位,先後承擔了十一艘神舟飛船、一個空間目標飛行器、一個空間實驗室和包括我國第一顆國產地地導彈在內的一百餘顆衛星、導彈試驗任務的特燃特氣保障工作。除了生產氣體的特殊性,科研人員還要面臨環境和氣候帶來的考驗。由於戈壁灘風沙較大,空氣內的沙塵會對生產帶來影響,因此空氣經過外面的設備吸進來以後,必須先淨化後進入空氣壓縮機,再進入下一個生產程序。
氮氧生產廠房,顧名思義這個地方既能生產液氮,又能生產液氧,不僅航天員進出太空所必備的氧氣是由這裡提供的,而且發射中心每一次發射任務所使用的液氮都是由這個廠房所生產的。
製氧廠房
氧氣和氮氣生產是一個精細複雜的“魔術”過程,它是將看不見、摸不著的空氣進行一場“冰與火”的洗禮:通過淨化、壓縮,消除二氧化碳、水等雜質後,再經過分離、冷凝、蒸餾,從而分離出液氧和液氮。因為氧和氮在氣體狀態下是無法分離的,必須利用氮和氧不同的沸點進行降溫,將其冷卻後變為液體,從而實現分離。
氮氧生產
當前,酒泉衛星發射中心自主研發的生產設備不僅實現了自動化遠程控制,且利用製氧設備生產的液氧和液氮純度均達到了99.9%,完全滿足載人航天發射任務需求,為後續實現中國載人航天工程“第三步”——空間站長期穩定在軌運營做好了準備。
來源:中國載人航天
來源:國家空間科學中心
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