神二十一驻留 5 个多月,20 万升氧气到底从哪来?

2026年春天,神舟二十一号返回舱稳稳落在地面,3名航天员结束了整整5个多月的太空驻留。航天部门后来披露,这段时间里,航天员前前后后用了超过20万升氧气。太空本身就是真空的,连一丝能呼吸的空气都没有,这么多氧气能从头到尾不断供,既考验航天技术的稳定性,更能看出我国环控生保系统的真能耐。长期跟踪载人航天任务,结合神二十一此次的任务细节和公开的技术信息,今天就给大家讲明白,这20多万升氧气到底从哪来,为啥能一直够用、从不间断。

20多万升氧气,总不能全靠火箭往上运

航天领域有个常规算法,3名航天员一天大概要消耗1650升氧气,5个多月算下来(差不多180天),总耗氧量刚好超过20万升。很多人第一反应就是,这些氧气肯定是提前装在高压氧气瓶里,用火箭运到空间站的。真要这么做,根本不现实。

高压氧气瓶又大又沉,20万升氧气,得装几十个大型氧气瓶才行。火箭的运载空间金贵得很,多增加一公斤载荷,发射成本就得多出不少。全靠运氧气瓶,不光会挤掉航天员的物资和实验设备的空间,发射风险也会跟着增加。早在神舟任务刚起步的时候,航天团队就没走“纯靠地面补给”的路子,专门研发更高效、更省钱的氧气再生技术,这也是神二十一能实现长期驻留的关键所在。

神二十一这次驻留,只带了少量高压氧气瓶和固体燃料氧气发生器,纯粹是应急备用的。真正撑着航天员呼吸5个多月的,是空间站里一套成熟的环控生保系统。这套系统说白了就是航天员的“太空生命保护伞”,能自己造氧气,还能循环利用,不用一直等着地面补给。

电解水造氧:太空里藏着个“隐形氧气厂”

神二十一的氧气,主要靠的就是电解水造氧技术。说简单点,就是把水拆开,分成氧气和氢气,氧气给航天员呼吸,氢气则通过其他系统处理后,要么排出去,要么回收起来。这种技术不算新鲜,俄罗斯早在1986年,就在和平号空间站试过。我国从上世纪九十年代开始着手研发,一步一步追赶,到现在,已经有了成熟的国产技术,完全能自主支撑任务。

空间站里的电解制氧设备,有电解芯体、水气分离器、循环泵这些部件,操作起来不算复杂。一升水,就能电解出622升氧气,刚好够一名航天员一天的呼吸需求。神二十一驻留的这5个多月里,这套设备一直稳稳运行,每天造出来的氧气,不光够3名航天员用,还能满足舱内设备的辅助供氧需求,没出过一次差错。

我国的电解制氧技术,经过了好多年的在轨测试和打磨。2006年,相关设备就完成了3人乘组连续62天供氧的地面测试,6年之后,又顺利通过在轨飞行验证,正式投入使用。到现在,空间站的氧气已经能实现100%再生,比早期神舟任务的供氧效率提高了近30%,稳定性也达到了世界先进水平,不用再担心供氧出问题。

循环利用:一滴水能反复用,氧气也能循环来

光会造氧还不够,要是没有持续的水源,电解设备也得停工歇业。神二十一的供氧系统,最厉害的地方就在这里——能形成“水-氧气-水”的循环,尽量少靠地面补给,这样氧气才能一直有、用不完。

航天员在太空呼出的水蒸气,会被空间站的冷凝装置收集起来,经过净化处理后,变成能再次使用的纯净水。就连航天员的尿液,也能通过环控生保系统处理,变成符合电解标准的水,重新用来造氧。这种回收利用技术,让空间站的水资源利用率超过95%,每年能少往太空运6吨物资,既省了发射的钱,又能一直给电解制氧提供原料,一举两得。

航天员呼出的二氧化碳,也能通过系统收集起来处理,间接帮着造氧气。这套循环系统,就相当于在空间站里建了个小型的生态链,不用地面频繁运水运氧气,也能实现长期自给自足。这也是我国载人航天,从“靠地面补给”到“自己动手造”的重要转变,一步一个脚印,越来越成熟。