中國空間站是如何製造氧氣和消除二氧化碳的？

最近關於國際空間站的壞消息非常多。首先，它漏氣非常嚴重，每天洩露的空氣量達到2.7千克。其次，俄羅斯艙製造氧氣的設備出現了故障。美國宇航局宣布，國際空間站老化嚴重，將在2024年停止對它的支持。不過，預計在2022年，中國天宮空間站就將在軌道上組裝完成。

在地球上，我們有持續的新鮮空氣供應：我們吸入氧氣呼出二氧化碳，而植物通過光合作用吸入二氧化碳釋放出氧氣。那麼，在天宮空間站這種孤立的系統中，它是如何供應氧氣的？太空人呼出的二氧化碳會被回收利用嗎？

事實上，大多數載人太空飛行器都有自己的氧氣供應系統，並且有自己的備用系統。然而，空間站與這些太空飛行器相比，它執行任務的時間是相對較長的，因此所需的氧氣供應方法更多。一般來說，有三種方法給空間站供應氧氣：電解法、加壓氧氣罐和固體燃料氧氣發生器。

電解法相信大家在中學的化學課本上都有學過，它通過電解水生成氧氣和氫氣。水本身不是一種良導體，但是往其中加入鹽可以增強它的導電性。電流從陽極流向水再流向陰極，在這個過程中，陰極會發生還原反應生成氫氣，而陽極會發生氧化反應生成氧氣。生成的氧氣會進入艙內循環，而氫氣則會被排出到太空中。

那麼，電源和被電解的水從哪裡來呢？空間站裝有太陽能面板，它會通過電網傳輸到氧氣發生器中。水有三種來源，一種是從地球補給的乾淨的水；另一種是對空間站空氣進行冷凝，以除去多餘的水蒸氣；最後一種是從太空人的尿液中循環回收水，一位美國太空人曾幽默地說：「昨天的尿液，今天的咖啡。」

第二種方法使用的是加壓氧氣罐。它不生產氧氣，而是直接使用從地球上運送過來的氧氣。2016年，「天宮2號」與快舟一號貨運飛船成功對接，試驗的就是運送物資的能力。第三種製造氧氣的方法其實是它的備用系統。固體燃料氧氣發生器也稱為氧氣蠟燭，它利用氯酸鈉粉末和鐵粉在600攝氏度下反應生成氧氣。

氧氣的問題解決了，那麼我們就來說一下二氧化碳。你可能會認為，太空人呼出的二氧化碳可能會通過一些化學反應轉化為氧氣。但事實上，並不是這麼回事。如果二氧化碳濃度太高，那麼太空人可能會窒息死亡，因此空間站會直接把二氧化碳排到太空中。

許多科學家也在設想，通過在空間站中種植植物來消除二氧化碳和創造氧氣，並且這些植物還能成為食物來源。但是，目前還達不到這樣的要求。空間站空間太小，太空人在這環境中已經夠擁擠的了，無法再容納下這麼多的植物。不過，這種設想雖然不能在空間站實現，但是以後我們在月球或火星上建立基地時就可以派上用場了。在那裡，我們不用考慮空間的問題。