中国空间站如何实现氧气“自给自足”？揭秘太空生命保障系统

自2021年4月天和核心舱成功发射，到同年6月神舟十二号乘组首次入驻，中国天宫空间站正式开启长期有人驻留时代。随着空间站常态化运营，航天员在轨生活所需的物资保障，尤其是氧气的持续供应，成为公众关注的焦点。面对长期驻留带来的巨大氧气消耗，中国空间站早已建立起一套高效、安全的再生式生命保障系统，真正实现了氧气的“自给自足”。

长期驻留的氧气需求与保障挑战

在常态化运营下，中国空间站通常保持3名航天员在轨驻留，在乘组轮换期间则会短暂迎来6人同时在轨的峰值状态。据航天工程测算，3名航天员在轨生活半年，大约需要消耗30万升氧气，一年下来需求量约为60万升。若按空间站常态化运行5年计算，总氧气消耗量将是一个极其庞大的数字。

如此巨量的氧气，显然无法完全依靠货运飞船从地面直接运输。一方面，纯氧属于高压危险品，大量储存不仅占用宝贵的空间站容积，还会大幅增加发射风险与运营成本；另一方面，受限于火箭运载能力，频繁发射货运飞船专门运送氧气并不现实。因此，在轨制备氧气成为必然选择。

核心技术：电解水制氧与高效水循环

中国空间站解决氧气供应的核心方案，是依托再生式生命保障系统，通过电解水的方式在轨制氧。这一技术路线不仅安全，而且极大地减轻了地面补给压力。

从物质守恒的角度来看，电解水制氧的效率极高。理论上，约500升水经电解后产生的氧气，即可满足3名航天员半年的呼吸需求；全年60万升的氧气需求，仅需电解约1000升水。对于货运飞船而言，携带1000升水不仅体积小巧、安全性高，而且能够轻松实现。

更为关键的是，空间站内的水资源实现了高度循环利用。天和核心舱配备的再生生保系统，能够将航天员呼出的湿气、汗液甚至尿液进行收集与净化处理。目前，该系统的冷凝水回收率优于95%，整体水利用效率优于83%。这意味着，经过处理的净化水不仅可以作为饮用水，还能再次进入电解系统制备氧气，从而大幅降低了从地面补水的频次，形成了“水-氧”的闭环循环。