2021年10月16日凌晨0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心精准点火发射，将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员成功送入太空。6时56分，神舟十三号利用自主对接模式成功与我国天宫空间站的天和核心舱役向端口对接，开启了3名宇航员在天宫空间站为期6个月的太空之旅，同时也为明年我国全面实施天宫空间站建造任务打下坚实的基础。

宇航员们在空间站上长期工作和生活，必须要拥有适宜的环境条件，和地球上一样，必要的食物、饮用水、空气和温度是最重要的因素。其中，食物和饮用水可以通过货物飞船提前运送过来，适宜的温度也可以通过空间站的温度控制系统加以调节。对于空气环境来说，要想使宇航员在空间站中工作和生活没有后顾之忧，必须要模拟地球表面的空气条件，其中合适的氧气占比就成了关键。那么问题来了，空间站中的氧气是从哪里来的？为什么用不完？在充满氧气的环境中，宇航员会不会发生氧中毒问题？

所以，最节省成本和最高效、安全的方法，就是在空间站上制备氧气。这里面就涉及我们在中学时学到的一种化学反应－电解水。利用这种方法，1升水大约可以产生620升的氧气，作为宇航员来说，一天一夜所需要的氧气量，也只有550升左右，也就是说，用不到1升的水，就可以满足1名宇航员1天的需要。

在空间站的补给中，定期会通过货运飞船，将必要的食物、淡水等物资运送过来，其中淡水更多的是作为宇航员必需的饮用物资，剩余一部分就是作为制备氧气的原料。而空间站中，通过多种方法，还可以实现“废水”的收集、净化和再循环，从而降低了水源运输成本过高的问题，关于“废水”的再利用，下面将作进一步的介绍。

氧气为什么用不完？

刚才提到了，空间站的补给物质，依靠的是货运飞船从地面上及时进行运输，其中会含有大量的淡水，既满足了宇航员们长期驻留的身体所需，同时也提供了电解水的原材料问题。但是，毕竟从地面上运送物资的成本很高，再加上货运飞船一次运输的总重量非常有限，空间站中目前还没有食物、水源的“自产自供”能力，在食物不能自我满足的条件下，充分地挖掘空间站中水资源的利用效率自然成为了关键。

宇航员在空间站的工作和生活过程中，都会产生一些“废水”，比如实验结束之后的水、洗漱和洗澡之后的水、排泄水等等，对于空间站来说，这些“废水”也非常珍贵。于是，无论是国际空间站，还是我国的天宫空间站，里面都有特定的水资源回收净化设备，将上面的“有形水”以及宇航员呼吸出来的水蒸气都进行有效的收集，通过相应设备的多道蒸馏、分离和过滤等工序后，重新转化为清洁水，能够达到直接饮用的程度。

宇航员会不会氧中毒？

氧气是包括人类在内的大多数生物新陈代谢过程中，所必需的物质，如果空气中的氧气含量过低，那么就会造成新陈代谢速率降低、生理活动受限，甚至出现窒息和死亡。而如果氧气含量过高也不行，由于氧气是一种高效的氧化剂，进入人体后会产生氧自由基，氧自由基过多会对细胞、组织和器官产生严重影响，不但会影响细胞的功能，甚至会杀死细胞。人体之所以在正常情况下不会出现氧中毒，就因为人体自然具备一套抗氧化的生理机能，身体内部由氧自由基产生的氧化和身体固有的抗氧化能力，达到一种平衡状态。

假如空气中的氧气含量过高，那么身体的抗氧化能力则抵扛不住越来越多氧自由基的冲击，某些组织和器官就会出现功能性和生理性的病变，从而导致呼吸困难、咳嗽、恶心、呕吐、眩晕、肌无力等，严重的会昏厥、休克甚至死亡，这就是氧中毒。

空间站的环境，对于宇航员来说，之所以不会造成他们出现氧中毒现象，主要是有一套精密的空气成分检测和调控系统。在制备出氧气之后，会通过特殊的设备，将这些氧气与氮气进行混合，使之达到22：78的组成比例，然后再释放到空间站中，所以说空间站中的空气，成分就是氧化和氮气，与地球表面二者的比例几乎完全一致，只是空间站中的空气没有惰性气体。

除此之外，通过空间站的空气压力监测装置，全时段对空间站的空气总量以及空气对舱壁的压力进行监测，当达不到1个标准大气压时，就会持续制备氧气并与氮气混合，然后将混合气体释放出来。当达到1个标准大气压时，就会立即停止“新空气”的输入，从而保证空间站的气压，始终与地球表面相一致。这样的话，既能满足空气中氧气含量的稳定，也能保证吸入宇航员血液中的氧分压不会发生什么变化，自然就不会产生氧中毒问题了。

至于电解水中产生的氢气、宇航员呼出的二氧化碳，自然也不能保留至空间站的空气中，因为这样的话，既不利于空间站的安全，也会对空气环境的状态造成紊乱。所以，电解水产生的氢气，则以废气的形式，收集之后会排放到空间站之外。而宇航员呼出的二氧化碳，则会通过过氧化钠这种物质加以吸收，反应产生氧气和碳酸钠，其中氧气收集起来供应宇航员呼吸之用，而碳酸钠可以作为电解水中的电解质，完全做到了一点不浪费。