水是万物之源。在载人航天活动中,由于远离水源,水更显得弥足珍贵。如果是短期的载人航天飞行任务,保证饮用水、部分卫生用水、温控用水的储存和供给以及冷凝水的收集和储存就够了。但如果是长期载人航天飞行任务,用水量就会大大增加,每人每天约需水量29.14公斤,仅靠储存用水和收集的冷凝水,显然是远远不够的。
为解决长期载人航天活动中大量的用水问题,只能考虑水的再循环,即废水的再利用。航天活动中乘员呼出的潮气、汗水、尿液、粪便中的含水,乘员洗脸、洗澡、洗衣及个人卫生废水,食品配制与用餐中生成的废水、氢氧化锂吸收二氧化碳产生的水蒸汽,以及生物实验、植物栽培等产生的废水,都可以进入水的再循环系统,经过专业的处理之后,再作为饮用水、生活用水、工作用水等投入使用。
对于一艘载人航天器来说,首先得有储存水。不论是饮用水还是废水的储存,在失重的情况下,没有重力使水自动从水箱中流出,因此,必须提供水供给的动力。早期载人航天器上多采用囊式水箱,利用气囊给水加压,产生供水压力。
水使用后被收集并储存在废水箱内,水再生系统利用控制阀门或水泵,从废水箱中获得废水,先进行气/液分离,排除水中的残留气体,经过过滤器,清除固体杂质,再经过水处理床中的吸附剂和离子交换树脂,从水中排除多数污染物质,经过挥发性物质清除装置,使低分子有机物与固体催化剂和有机盐进行催化氧化反应,生成二氧化碳及其他氧化物。然后,经过冷凝热交换器和离子交换树脂床,排除氧化物。最后在膜分离器内将水中的残余气体分离出去,并且加碘、氯或银离子,进行水的消毒,最后进行水质监测,将符合标准的水送入水箱中备用。
废水回收中,水的净化和储存过程必须保持无菌,航天器上一般采用氯和碘来进行灭菌。碘是很好的灭菌剂,能杀灭的微生物种类广泛,并且在残余浓度为0.5×10-6时,仍能保证水质不受污染。氯和碘在早期的“阿波罗”飞船指令舱和登月舱飞行中都使用过,共同的缺点是有明显的味道。
(合肥晚报 杨庆民)