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航天员在太空喝水的顺序,错一步就是事故


中国家电网 26-10-24

  2013 年 6 月 20 日,王亚平在天宫一号里给全国学生上课。

  她拿出一个饮用水袋,打开止水夹——水没有流下来。轻轻一挤,管口冒出一颗晶莹的水珠,抖一抖袋子,水珠就悬在半空,晃晃悠悠不落。

  她笑着说,要是李白在天宫里生活,大概写不出"飞流直下三千尺",因为失重环境下,水不可能飞流直下。

  这段画面很多人记得。但很少有人知道,那颗好看的水球,在空间站里算危险品。

  所以回到开头那个问题:航天员喝水为什么非得用水袋加吸管?为了方便?为了仪式感?

  都不是。是为了不出事。

  水为什么会变成球

  在地面上,水往低处流,重力说了算。倒进杯子,水面是平的,因为重力把它压平了。

  到了 400 公里高的轨道上,重力几乎不起作用。这时候决定水形状的,是表面张力——水分子彼此拉扯,把水体收成表面积最小的形状,也就是球。

  于是就有了两个后果。第一,水不会乖乖待在杯子里,倒出来就是一颗球,飘着。第二,杯子这个容器失去了意义:敞口杯里的水不会沉在杯底,它会贴着杯壁爬,或者干脆飘走。

  这也是为什么,全世界的载人航天器上,喝水基本都用软质水袋,没有敞口杯。

  一颗水球的三种杀伤力

  看着无害,其实麻烦不小。

  最直接的是呛。 地面上呛一口水,咳两下,水顺着重力流下去就好。太空里没有"往下",水进了气道不会自己流走,会堵在那儿形成水封,严重的直接窒息。2013 年 7 月,意大利航天员帕尔米塔诺出舱时头盔内漏水,约 1.5 升水在失重环境里贴着他的后脑漫上来,盖住眼睛、鼻子和嘴,耳机被泡坏,听不到地面指令,他几乎是摸着舱壁爬回气闸舱的。那次之后,喝水、用水这件事在航天员训练里的分量更重了。

  第二种是短路。 水导电。舱内几百套设备,电路板、接插件、传感器都裸露在空气里,一颗飘着的小水珠钻进缝隙,轻则设备失灵,重则打火。早期空间站就出现过冷凝水飘进设备舱、导致传感器故障的情况。

  第三种是微生物。 空间站密闭、狭小,贮水不像地面那样流动,管路和容器里容易长菌。有公开报道说,国际空间站上检出过几十种微生物,来源五花八门。它们不只影响航天员健康,还会腐蚀设备。

  所以你会看到,航天员在轨喝水,从来不会表演"张嘴接水球"。那看着潇洒,风险太高。

  水袋上最关键的,是那个夹子

  水袋本身是个软包装,插一根细吸管,管子上有个止水夹。

  操作顺序是固定的:先把吸管含进嘴里,再松开止水夹,然后用手轻轻挤压袋体,水顺着管子进嘴。喝完了,必须先把夹子夹紧,再把吸管从嘴里拿出来。

  最后这个顺序,是这套工具的核心。因为管路里会残留一点水,如果先拔管再夹,管子一离开嘴,失去那点压力约束,残水就会被表面张力拉成水珠,飘出去。舱里一旦飘起水珠,就进入了前面说的那三种麻烦。

  一个塑料夹子,解决的其实是"水的边界在哪里"这个问题。

  想喝口热的,比喝水更难

  中国人到哪都想喝热水。但在空间站,"烧开水"这件事本身就不成立。

  水一沸腾就产生蒸汽,微重力下水汽分离极其困难,飘散的蒸汽会伤设备;密闭舱里也没法像厨房那样排汽。所以空间站不用"烧开"这条路,走的是即热加控温。

  太空厨房里那台饮水分配器,接出来就是 45℃ 的温水。这台设备由九阳研制——2014 年,九阳被选为载人航天太空厨房的研制单位,2014 到 2021,八年,一千多次实验,2021 年 4 月 29 日随天和核心舱入驻中国空间站。

  它要解决的实际上是三件事。

  一是出水。微重力下水不会自己流进嘴里,而是以漂浮的球状存在,气和水极难分开。靠一套精密的气压控制系统,把水稳稳送出来,而不是喷出来。

  二是控温。水温、水量都要精准,接一杯就是 45℃,不烫不凉。

  三是不长菌。贮存的水不流动,是细菌的温床。九阳在这台设备上用了氧化锌抗菌技术——氧化锌晶须释放的锌离子能穿透细胞膜破坏菌体结构,杀完菌还能游离出来继续作用。同时设备里配了小体积除银滤芯:国际上常用加银离子抑菌,但长期饮用含银的水对人不利,这个滤芯负责把银离子去掉,让水达到饮用标准。

  据九阳方面介绍,这套太空厨房系统在轨运行已超过 1900 天,保持零故障。2025 年 11 月,同属这套系统的热风烘烤机随神舟二十一号上行,航天员第一次在太空用生鲜食材烤出了鸡翅。

  一杯水的技术含量

  把一杯水从"能喝"到"喝进嘴里",要解决的是四件事:水从哪来、干不干净、温度对不对、怎么送进嘴。

  前两件是空间站的水处理系统在管——回收、蒸馏、深度净化(这套系统是另一条技术线,跟航天员手里那台饮水终端不是一回事)。后两件,才是饮水分配器的活儿。

  而这两件事,在地面上几乎不需要技术:拧开水龙头,接一杯,喝。重力替我们做完了大部分工作。

  所以那颗水球好看归好看,它提醒的是同一件事:在太空,没有什么是理所当然的。连喝口水,都得有人把物理规律重新算一遍。

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