國際空間站如何循環空氣和水？
在地球上，我們有持續不斷的新鮮空氣供應。我們吸入氧氣呼出二氧化碳，二氧化碳被植物吸入進行光合作用後釋放出氧氣。這是一個巨大規模的奇妙循環。但是在航天器（如空間站等）里氧氣使如何供應的？
大多數航天器都有自己的氧氣供應系統，並且有一個備用系統。然而，這些航天器的任務持續時間很短，大約幾天到兩周。相比之下，國際空間站（ISS）是為長期飛行而設計的，那麼國際空間站是如何製造氧氣的呢？它產生氧氣的方法有三種：氧氣發生器、加壓氧氣罐和固體燃料氧氣發生器（也稱為氧氣蠟燭）。
氧氣發生器方法是通過一種叫做電解的過程從水中製造氧氣。在這個過程中，電流從一個叫做陽極的帶正電的電極經過水，到達另一個叫做陰極的帶負電的電極。因為水本身是一種不良的導電體，所有往水中加入鹽可以增強水的導電，在這個過程中水被分解成氫氣和氧氣。這個過程的化學原理如下：
在陰極處，發生一種稱為還原的反應。來自陰極的電子（e -）與水（H2O）結合產生氫氣（H2）和氫氧根離子（OH -）：2H2O（l）+ 2e - —> H2（g）+ 2 OH -（aq）。
在陽極處，發生一種稱為氧化的反應。電子從水中除去併流入陽極。從水中去除電子產生氧氣（O2）和氫離子（H +）：2H2O（1） - > O2（g）+ 4 e - + 4 H +。
電力由空間站的太陽能電池板產生，並通過空間站的電網供應給氧氣發生器。水從地球上通過補給船和太空梭送到空間站。水也可以通過冷凝器回收，以除去艙內空氣中的水蒸氣（宇航員呼出水蒸氣）。還可以通過裝置從宇航員的尿液中回收水。電解產生的氫氣被排到太空中，而氧氣則被循環到艙內空氣中。
第二種方法是使用加壓氧氣罐。在這種方法中，我們不製造氧氣，而是直接將氧氣從地球輸送到空間站。
第三種方法是通過化學反應製造氧氣的備用系統。該系統被稱為固體燃料氧氣發生器（SFOG）。SFOG也被稱為氧氣蠟燭或氯酸鹽蠟燭，它的容器中含有氯酸鈉（NaClO3）粉末和鐵（Fe）粉末的混合物。當SFOG被點燃時，鐵在1112華氏度（600攝氏度）下「燃燒」，提供反應所需的熱能。氯酸鈉分解為氯化鈉（NaCl）和氧氣（O2）。一些氧與鐵結合形成氧化鐵（FeO）：
NaClO3 (s) + Fe (s) -> 3O2 (g) + NaCl (s) + FeO (s)
在未來的太空站或太空殖民地，美國宇航局的科學家希望通過種植植物來創造氧氣和消除二氧化碳。這些植物將提供可呼吸的空氣，並成為宇航員的食物來源。然而，一個必須解決的問題是如何在小空間里種植大量的植物——空間站上的生存空間是有限的。
太空中水的循環，是空間站宇航員日常生活飲用水的保證。2009年開始飲用由他們的尿液、汗液等循環處理的水。
這種特製水是由水循環設備處理的，它收集空間站宇航員的尿液、汗液和站內空氣中的水分，經過多道程序，最終製備出可飲用水。我們來了解一下水的凈化方法。
水的凈化方法很多，凈化程序一般是靜置、吸附、過濾、蒸餾。其中凈化效果最好的是蒸餾；吸附和過濾主要使用凈水劑-----活性炭。
蒸餾法。蒸餾法只能除去水中非揮發性的物質，並不能除去溶解在水中的氣體，而且，從經濟角度講，蒸餾制水存在著耗水量大、用電成本高的弊病，在太空中不是好的凈化水方法。因為要消耗能源，太空中能源是有限的。
離子交換法 。用離子交換法製備的水稱為去離子水，是目前用的比較多的一種方法，一般採用陰、陽離子交換樹脂混合床裝置，其優點是：成本低、樹脂再生後可以反覆使用，製備水量大，去離子能力強，其缺點就是設備與操作比較複雜，而且不能除去有機物等非電解質雜質，且有微量樹脂溶在水中。
滲透法，滲透是在外電場的作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液中離子的選擇性透過，使雜質離子從水中分離出來。用的比較多的是一種反滲透技術，反滲透能除掉90%以上的污染物，但效率比較低，一般不單獨使用。
在太空中，水循環設備綜合使用以上三種方法，僅需約6小時，就可製備22升飲用水。水循環設備對於未來宇航員登陸月球、火星、太空中長期居住都至關重要。所以，宇航員飲用太空中的循環水是太空探索中的一個重要里程碑。
針對太空中航天員洗浴等個人衛生活動產生的廢水凈化問題也有人提出了一套由消泡劑預處理、蒸汽壓縮、蒸餾處理和反滲透膜處理相結合的水凈化處理方案。
空間站艙內大氣的凈化是保證宇航員身體健康的重要條件。空間站艙內有害大氣除了航天員呼出的二氧化碳、排泄物外，艙內微生物和儀器設備揮發物的污染不能忽視，它們都會危害航天員的身體健康的。 在空間站中，凈化和消除航天員不斷產生二氧化碳的方法有兩種：消耗性的化學吸收法和再生技術。美國的載人航天器主要採用氫氧化鋰作為二氧化碳的吸收劑，並採用儲氧技術來補償航天員代謝消耗的氧和艙體里泄漏的氧。經過地面實驗和空間的長期應用，證明氫氧化鋰吸收二氧化碳的性能是安全、可靠的。超氧化物和二氧化碳反應可以放出氧氣，具有吸收二氧化碳和供應氧氣的雙重功能。
凈化和消除艙內臭氣和微量污染物的最常用方法是用活性炭吸附。一般常用活性炭和氫氧化鋰組合結構吸收包括二氧化碳在內的各種污染物。活性炭的表面積大，可以有效地吸附碳氫化合物和臭氣，但對一氧化碳的吸收效果不好。 中長期飛行時，密閉艙的空氣中還漂浮著許多有害微生物，這些微生物在空氣中遇到濕空氣和適宜的溫度，可以迅速繁殖，使航天員更容易生病。所以，必須抑制或消除這些微生物的影響。為了避免艙內有害微生物對人體健康造成的危害，常採用的方法是安裝通風過濾裝置和空氣凈化裝置。例如，將高效粒子捕獲材料過濾網放置在空間站的密封艙內通風管道系統上，由於網孔比空氣中微生物還小，艙內空氣通過管道過濾網時，微生物就被阻擋在進風管口的外面，其有效過濾效率可達99.9％。這樣，艙內的空氣就得到了凈化。 由於空間站中各種實驗儀器也可以散發出一定的化學成分，有些化學物質是比較危險的，將它們與空氣隔絕，對保證航天員的健康也至關重要。所以，科學家在設備設計時，就考慮到如何防止化學物質泄露問題，特別是宇航員要具備使用過程中的維護能力。仔細地計劃和精心的設計可以使風險降到最低，使航天員的呼吸更加輕鬆。
以上方法措施是保證航天員在太空中健康生活的重要條件。
以下均為個人意見
國際空間站有尿液回收系統，通風口循環回收系統，氧氣生成系統，薩巴蒂耶反應器，水循環系統
1.尿液回收系統就是回收尿液通過各種措施生成水蒸氣
2.通風口就是回收宇航員出的汗以及呼出的二氧化碳
3.氧氣生成系統分裂水分子生成氧氣
4..薩巴蒂耶反應器也是產生水
5.水循環系統對水進行清潔然後再給宇航員
對於國際空間站(ISS)而言，儲存物資是很緊張的。即便發射來的火箭還能帶上來夠用6個月的水和氧氣，也沒什麼地方能存好。所以工程師們就開始琢磨宇航員本身了，汗液、尿液、呼吸，爭取統統自給自足，但目前還是達不到100%循環利用的。ISS現在可以循環90%的用水——每年1000加侖(約3.78立方米)，還有40%的氧氣。剩下的就需要地面來補給了。以下信息展示了NASA如何力爭實現天上也能自給自足。
1. 宇航員還在地上的人類每天要使用80加侖(約0.3立方米)的水，ISS上的宇航員每天只能用1加侖(約3.7升)水來喝、洗澡以及給食物加水。宇航員的身體會產生大量汗滴和二氧化碳，這些都會被吸入通風口然後進入循環系統。
2. 尿液回收系統(馬桶)宇航員上小號的時候，馬桶里的真空區會把尿液抽進低壓室，然後尿液里的水分會被蒸發。然後留下鹽水，送到補給飛船上，然後被拋入大氣層燃燒殆盡；也會再生成水蒸汽，用來給ISS去除污染。
3. 氧氣生成系統如果把水分子的原子成分分開，氫和氧可以執行雙重任務。ISS內美國艙實驗室有帶電的膜可以分裂分子，把氧氣泵進入機艙，同時氫氣流向專用反應堆——「薩巴蒂耶」系統，生成水和甲烷。
4. 「薩巴蒂耶」反應器在這台機器內部，大約750°F(約382攝氏度)的熱量破壞了二氧化碳內部的鍵，迫使它分解為原子。碳和氧與來自該站的氧氣發生系統的氫結合，產生水和甲烷，甲烷排入太空，水留下。
5. 水循環系統再生水流入美國實驗室模塊中的腔室，其中產生氧化清潔劑一樣的反應，摧毀引起氣味的分子並殺死細菌。再來一劑碘消除了任何潛在的病菌，但宇航員經常測試水，為了確保安全。
6. 飲水機宇航員把水充入小金屬袋並通過吸管吸水，或通過注射器將水擠到脫水食物上。為了淋浴，工作人員將水分直接輸送到他們的皮膚和頭髮上，然後用免洗洗髮水，洗完之後味道還不錯。
也是通過風扇來循環空氣的，水一部分通過航天員的糞便和尿液來過濾在循環
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