什么是再生式生命保障系统

人类实现中、长期载人飞行最核心的关键技术之一。再生式生命保障是人类实现中、长期载人飞行最核心的关键技术之一。

宇航员要离开地球，在遥远的太空中生存，离不开氧气、水和食物，可通过再生式生命保障，实现氧气、水和食物的部分或全部循环再生。

再生式生命保障可分为物理化学再生式生命保障和生物再生生命保障。物理化学再生式生保系统适合于中期载人航天器的生命支持系统，它是运用物理化学的方法再生处理，满足乘员对O2和水等无机物质的需求，并将乘员所排泄的CO粪和尿等废物等进行回收利用。其主要技术包括电解水制取O冷凝水和尿的回收利用、CO2和微量有害气体去除等5个方面。它与各种非再生式技术整合后，可构成物流和能流匹配协调的生保系统。

物理化学再生式生保系统的最大缺点是无法生产食物。生物再生生命保障系统（Bioregenerative life support system, BLSS）是基于生态系统原理，将生物技术与工程控制技术有机结合，所构建的由植物、动物、微生物组成的人工生态系统。人类生活所必需物质在系统内循环再生，从而为人类提供类似地球生态环境的生命保障。

生物再生生命保障系统适合于人类长时间远距离空间飞行和地外星球探测任务。航天器飞行速度大致7000多m/s，而音速是340m/s，也就是说，作为航天飞行器，天宫一号的速度大致是音速的22至23倍。目前，嫦娥二号已经进入著名的日地拉格朗日L2点环绕轨道，并从172万公里外深空传回科学探测数据。

而天宫又能飞多远呢？徐明说，从月球飞到L2点所耗费的燃料小于1000m/s，但从距离地球400公里左右的地方，航天器摆脱地球引力大约需要燃料3000m/s以上，从燃料上说，天宫一号只能待在地球附近了。对于天宫一号发射对天气的具体要求， 徐明指出，发射天宫一号对天气没有区别于其他卫星的特殊要求，除非气象条件非常恶劣，一般可以进行发射。微重力环境对于人体肌肉、骨骼会产生影响。

在地面上，肌肉的主要功能是保持身体直立姿势和活动身体。在微重力状态下，肌肉对抗重力以保持身体直立的功能消失，由于没有这项功能，这部分肌肉就会逐渐萎缩。同时，骨骼也会发生变化，大量脱钙。因此在空间站要进行各种形式的训练。

徐明指出，根据航天心理学，人长期处于失重状态，会由生理反应产生心理变化。此外，长期处于外太空会加剧寂寞感和恐惧感，因此驻空间站的人员心理健康非常重要。目前我们由专业从业人员进行相关方面研究。

千年梦圆在今朝 什么是 再生式生命保障系统

再生式生命保障系统是2005年公布的航天科学技术名词。再生式生命保障系统是人类在实现长期载人飞行的核心关键技术之一，是给宇航员实现氧气水和食物的部分或全部循环再生的保障。

载人航天梦想的实现，让我们几代人的追求终于成为了美好的现实。

什么是再生式生命保障系统？

为了保障航天员在轨长期驻留,空间站核心舱配置了再生式生命保障系统,能实现水等消耗性资源的循环利用。例如,天和核心舱带去了环控生保尿处理子系统及电解水净化器,可将航天员的尿液进行再循环。

空间站一直在太空运行，那么宇航员生存的氧气是如何提供的？

不是在太空中不带氧气瓶，而是在太空舱内，因为太空舱内有氧气而且有制造氧气的设备，所以宇航员不用带氧气瓶，而太空中基本没有氧气，是需要带氧气瓶的。另外由于太空是没有空气的真空，如果载人航天器舱壁发生破损，舱内的气体就会被吸入太空，因此航天器都会采用密封舱设计。

而且，载人航天器的轨道舱在发射前一般会进行航天员-轨道舱和航天服的联合热真空试验，利用抽气机模拟大气环境压力不足10Pa的真空环境，测试轨道舱的密封情况，然后再模拟航天员打开轨道舱舱门进行出舱作业时航天服是否能够保持密封。

这类测试能够有效保证载人航天器的密封性能。既然航天器严格密封，无法从太空中补充维持航天员生存所需的氧气，如何在在轨飞行中提供足够的氧气，并且处理航天员和其他生物产生的废气，就成为了航天生命保障系统的首要任务。早期航天任务中，由于航天器在轨时间较短，一般采用贮存式或者称之为非再生式生命保障系统，即将航天员所需的氧气预先储存在容器中，与飞行器一起发射。但是这套系统无法满足长期在轨飞行需要。

而且如果出现大量消耗舱内氧气的失压事故时无法迅速回复舱内的气压。例如1971年6月前苏联“联盟”11号飞船返回舱在轨道舱分离时发生施压事故，导致3名航天员遇难。很快美苏等国又研制了第二代再生式生命保障系统，即通过物理和化学处理的方式在太空中产生航天员所需的氧气，处理他们产生的二氧化碳。

据实验测算，每一名航天员每天需要消耗0.83千克，这其中84%的氧变为二氧化碳排出体外，另外16%则主要通过尿液以代谢水的方式派出。因此再生式生保系统主要通过电解水来产生氧气，而对于二氧化碳则主要采用吸附浓缩的方式，保证其产生的分压在700Pa以下便可。当载人航天器的带起环境监测系统确认环境中二氧化碳浓度过高，变回启动氢氧化锂等物质吸附二氧化碳，这套系统与日常空气净化系统的原理基本相同。

而氧气的制备，同样是根据对空气的压力和氧气含量灵活进行，例如在航天员休息时，每小时耗氧量低于0.035公斤的平均每小时耗氧量。此时制氧系统一般不会启动。早在上世纪70年代开始美国就制造WS系列静态供水电解系统，其中三人制乘员组版每天消耗4.61公斤水，可以制取3.39公斤氧气，足以满足三名航天员的需要。

而前苏联在早期空间站中采用潜艇系统类似的超氧化钾供氧，但这一套系统工作依赖气体对流，而太空微重力环境下，温度梯度造成的气体对流完全消失，因此载人航天器中气体分子几乎静止。前苏联方面不得不设计专门的离心泵保证气体流动。随后前苏联又引入高氯酸锂氧烛供氧，但氧烛启动时很可能导致类似本文开头提到“和平”号空间站发生的火灾。1997年俄罗斯终于在“和平”号上装备了以尿液为主要水源的水电解制氧系统。

不过，高氯酸钠氧烛现在仍然是包括中国在内的各国载人航天器上配备的最主要的备份紧急制氧系统。