距离地球表面大约400千米的高处,我国空间站正在运行。由于远离地球,执行任务的3名航天员所需的物资只能从地球运输。神舟十三号任务期间的6个月内,航天员不会收到任何额外的物资补充,一切必需品都已由天舟三号运载至此。

众所周知,水是人类生存的必需品,但人体对水的利用效率极低。所饮用的水大部分会通过尿液、粪便和汗液等方式排出体外,这意味着大量的水被浪费了,特别是尿液,每人每天的排尿量约为0.8~2.0升。

在地球上,尿液、汗液和粪便中的水会被视为废弃物处理。但在空间站中,由于航天员所需的一切物资都需要通过地面运输,而火箭发射成本高昂,因此我国航天员喝的每一杯水都相当于同等重量的黄金。

为了节省发射费用,科学家们将目光投向了航天员的尿液。

我国空间站是一个长期载人空间站,除了神舟十二号任务中3名航天员执行3个月的任务外,其余乘组将执行约6个月的任务。

3名航天员在6个月内的生活用水需求很大。如果完全依赖火箭运输,成本将非常高。国际空间站曾计算过,一名航天员平均每天需要4.4升水。如果全部从地球运输,至少需要48400美元。

按照每名航天员平均每天需要4.4升水计算,我国3名航天员每天需要13.2升水,而执行180天的任务对水的需求量巨大。如果这些水全部从地球上运输,费用将非常昂贵。

为了降低成本并确保航天员在空间站执行任务时有更好的生活环境,科学家们开始研究再生生命保障系统,以“榨干”空间站中的每一滴水,特别是航天员的尿液。

研究发现,每个人每天会排出1.7公斤汗液和1.6公斤尿液。粪便中也含有水分,但含量相对较少。按照我国空间站尿液处理子系统的处理能力,可从6升尿液中提取5升蒸馏水来计算,每名航天员每天的尿液大约可以提取1.3升水,而1.3升水的发射成本(按每公斤1万美元计算)大约为1.3万美元,由此可见航天员的尿液有多么值钱。

据我国空间站总设计师杨宏表示,航天员在空间站中的汗液会被收集起来,经过提纯后,这些水将被重新利用,供航天员饮用或用于电解氧,产生氧气供舱内使用。

尿液也不会被浪费。各国在太空中都会利用尿液来提纯转化为饮用水。例如,国际空间站分为“喝尿派”和“不喝尿派”。其中,美国的回收系统会回收尿液,经过过滤和处理后,制成饮用水使用。

而俄罗斯舱段则没有尿液回收系统。这是否意味着俄罗斯舱段不喝尿呢?其实并非如此。在太空中,尿液非常珍贵,它含有大量的水。为了获取尿液中的水,俄罗斯航天员有时会将尿液装袋,送到美国舱段进行过滤处理。美国偶尔也拒绝这一请求,因此俄罗斯航天员的尿液无法得到100%的利用。

与美国相似,我国空间站回收利用尿液,配备了先进的尿液处理系统。该系统采用蒸汽压缩技术,对尿液进行处理,提取其水蒸气成分。经冷凝后形成蒸馏水。

接着,处理器将蒸馏水输送到水处理子系统,进行进一步的净化处理。经过净化后的再生水达到《生活饮用水卫生标准》和《航天员饮用水卫生标准》要求,可用作航天员的饮用水、清洁用具、生产氧气等多种用途。

除了尿液,空间站还会收集卫生用水、水蒸气和粪便中的水分,进行处理以获取水分。经过处理后的再生水满足饮用标准,航天员饮用的并非直接“喝尿”,而是经过严格处理的安全饮用水。

航天员在空间站利用“尿液回收系统”获取纯净水的方法,对未来的星际移民具有重要意义。鉴于我国具备载人登月和载人登陆火星的计划,这些探测任务需要大量的水。仅靠地球上的供应不足以满足需求。依赖环控生保技术才能实现长期的载人飞行任务。