一种新型空间水回收系统

为了确保我们的生存，地球提供人类和动物的气氛，含有氧气，如氧气，血清水源以及丰富的矿石和动物源，提供恒定的营养来源。

虽然我们的生存受到地球大气层的保护，但一旦你离开这个星球，进入太空这些完美的环境条件就会消失。对于短期太空任务来说，这个挑战以前是由宇航员带着在航天飞机上生存所需的一切来解决的。

对于宇航员来说，更长时间的太空任务是一个挑战，因为这些资源可以减少到很少。这些补给包括水的运输，因为这会占用航天器上的大量空间。例如，据估计，仅向国际空间站运送一公斤物资的费用约为25000美元¹．

虽然宇航员试图在任务中尽可能多地保存水，但估计每个宇航员每天都需要至少30升水²．这尤其低，因为估计地球上的普通人每天消耗大约160升饮用水^3.．

在六个月的持续时间内，每天消费30升水及其运输的班车费用约为1.35亿美元，但如果到达有效的回收系统，则可能会显着降低这大量资金。

ESA Astronaut Tim Peake在2016年在ISS船上努力工作。照片：美国国家航空航天局/flickr.com/photos/nasa2explore

回收利用提高太空生存能力

环境控制和生命支持系统（ECLSS）确保所有宇航员在执行太空任务时都能体验到舒适的环境。例如，ECLSS控制座舱内的温度和湿度。2006年和2008年，为了提高航天飞机的独立性，ECLSS为航天飞机安装了制氧系统和水回收系统。

水大约占宇航员在太空中生存所需消费品总质量的92%⁴. 因此，如果能找到一种方法，大幅减少宇航员从地球上运送水的需求，将大大减少对水供应的总需求，同时还能为航天机构节省大量资金。此外，通过在太空中实施水回收系统，未来向航天飞机运送水的任务，如载人火星旅行，可能成为现实。

图1。上图:国际空间站的宇航员第一次从新的回收系统中饮用水。中间:含有大量水分的食物，如图片中的奶油菠菜，是以脱水的形式摄入的。它们在太空中使用循环水再水化。图片来源:NASA / spaceflight.nasa.gov下图:宇航员佩吉·惠特森和一个再水化的太空芝士汉堡。图片:NASA / flickr.com/photos/nasa2explore。

从尿液和汗水中制造饮用水

安装在国际空间站上的水回收系统（WRS）的回收率约为93%，但水的来源可能是尿液、环境空气、宇航员工作人员的汗水和呼吸中的水分，甚至是他们的实验动物。

WRS由两个主要部件组成：水处理器组件和尿处理器组件。为了从尿液中恢复水，首先在尿液处理器组件中蒸馏尿液，这需要唯一开发的安装，以确保在没有重力的情况下彼此分离液体和气体。

然后将回收的水与水处理器组件中累积处理的剩余废水混合。一旦游离气体和固体，如头发，被清除，水被处理在一系列的滴定和化学过程。在这一初始处理之后，任何剩余的有机污染物和微生物在高温催化反应中被去除。然后进行电导率测量，以确定水是否足够干净，可以重复使用，如果不够干净，将对水进行进一步的净化。

图2。国际空间站使用的环境控制和生命支持系统（ECLSS）通过控制温度和湿度以及提供清洁水等方式确保了船上的舒适条件。

WRS的发展

国际空间站上的水回收系统最初是由美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心和现在被称为UTC航空航天系统的汉密尔顿·森德斯特兰德太空系统国际联合开发的。UTC航空航天系统公司还生产目前国际空间站宇航员在太空行走中使用的宇航服和生命维持系统。

为了适应水回收系统，它必须在太空中处理污水和废水，这主要是由尿液和周围的空气凝结物组成，它必须在开发阶段对相应的材料进行测试。为了做到这一点，开发人员创造了合成的替代溶液，其成分尽可能与在国际空间站上发现的尿液或周围空气冷凝物相似。

替代溶液作为试样

2004年，Verostko等⁵. 开发了各种替代溶液的标准配方，其中一些包括尿液替代溶液和模拟太空飞行或其他星球潜在基地废水的溶液。Verostko的团队进行了离子色谱测量，以确定待处理液体的化学成分。

根据从这些分析中收集到的知识，研究小组建立了替代溶液，然后利用离子色谱法监测溶液中存在的无机阴离子和阳离子的浓度。

图3。宇航员Tim Kopra在尿液处理器组件上进行常规维护。照片：flickr.com/photos/nasa2explore。

将回收利用带入外太空

对于长期空间任务来说，单一使用寿命维持材料，例如水和氧气，对于长期空欧洲杯足球竞彩间任务来说是不可行的，因为这些材料的运输往往是昂贵的。对于未来的载人空间任务，将从地球上行驶的进一步距离，例如美国国家航空航天局的2030年的马斯任务计划，提供持续的供应并不实用。

因此，宇航员将依赖于更有效的回收系统。直到火星和其他行星的任务成为现实，将需要进一步的研究来推进未来的寿命维持技术，以便在空间中的这些地点的往返旅行旅程中允许所有宇航员的生存。旨在恢复高达98％的水的新水收回收系统已经在开发中，预计今年将揭幕。

图4。宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂（Samantha Cristoforetti）在国际空间站上享受着一杯浓缩咖啡——当然是由循环水制成的。照片：NASA/twitter.com/AstroSamantha。

参考

1. http://www.businessinsider.com/spacex-rocket-cargo-price-by-weight-2016-6http://cs.astrium.eads.net/logbook/logbuch/2/beitraag1.html.
2. https://www.energie-umwelt.ch/haus/badezimmer/wc- 斯普隆
3. 坦蓬内，C。；萨维奇，C.J。；安伯拉德，P。；拉塞尔，J.C。；佩尔松，J.C。；Germain，J.C.《空间中的水回收》；欧空局公报97:1999年3月
4. Verostko, c, e;载体,c;用于测试水回收系统的替代废水配方。SAE技术论文2004-01-2448,2004,doi:10.4271/2004-01-2448。

这些信息已被源，从Metrohm AG提供的材料进行审核和调整。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问瑞士万通公司．