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探索宇宙北京時間2022年4月16日9時56分，神舟十三號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸，神舟十三號載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。 作為中國人 我們?yōu)樽鎳教旒夹g(shù)進(jìn)步倍感自豪! 作為氣體行業(yè)一員 我為我的職業(yè)而感到驕傲! 航天發(fā)射，燃料助燃、衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整等許多重要環(huán)節(jié)都離不開氣體的幫助。我國新一代運(yùn)載火箭的發(fā)動機(jī)主要采用液氫、液氧和煤油作為燃料。氙氣擔(dān)負(fù)著在太空中調(diào)整衛(wèi)星姿勢、轉(zhuǎn)變軌道的重任。氮?dú)庥糜跈z查火箭推進(jìn)劑油箱、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)等的氣密性。氣動閥部件可用氮?dú)庾鳛閯恿υ?。對于某些在液氫溫度下工作的氣動閥門部件，采用氦操作。氮?dú)馀c推進(jìn)劑蒸汽混合，沒有點(diǎn)火和**的危險，對推進(jìn)劑系統(tǒng)沒有不利影響，是一種經(jīng)濟(jì)和合適的吹掃氣體。對于液氫-氧火箭發(fā)動機(jī)，在一定的日照條件下，必須用氦氣吹離。
氣體為火箭提供充足動力(飛行階段) *初的火箭被用作武器或制作煙花。根據(jù)作用力和反作用力原理，火箭能產(chǎn)生一個方向的力——推力。為了使火箭產(chǎn)生所需的推力，就要利用燃料和氧化劑之間劇烈化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的受控**。**產(chǎn)生的膨脹氣體通過噴氣口從火箭后部排出。噴氣口將燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體引導(dǎo)成一股氣流，以高超音速(數(shù)倍于音速)的速度從后方逸出. 液體火箭的分級設(shè)計可能會有不同方案，具體取決于燃料和其他要求。液體發(fā)動機(jī)主要使用液氫液氧等液體推進(jìn)劑，大家熟知的長征五號火箭使用的就是液氫液氧。液體推進(jìn)劑，是液態(tài)的化學(xué)推進(jìn)劑，是液體火箭發(fā)動機(jī)的動力源。常見的液體氧化劑主要有液氧、液氟、硝酸、四氧化二氮、過氧化氫、三氟化氯等;常見的液體燃燒劑主要有液氫、乙醇、煤油、肼類等。雙組元推進(jìn)劑作為主流液體推進(jìn)劑，在液體火箭發(fā)動機(jī)中需分開存儲，有需求時再混合燃燒。 氣體為航天員在太空呼吸提供保障 載人航天工程對航天員使用的氣體有著極為嚴(yán)格的要求，需要高純度氧氮混合氣體。氣體質(zhì)量的好壞，直接影響著火箭發(fā)射結(jié)果和航天員的身體狀況。
航天員劉洋在太空自由活動 3名航天員在空間站生活時，每天所需1650升氧氣，執(zhí)行180天左右的任務(wù)需要大量的氧氣，那這些氧氣從何而來?*常見的方法就是：電解水。電解水之后，水會分解成：氫氣和氧氣。在太空當(dāng)中，空間站可以利用太陽能板來獲取太陽能，通過太陽能發(fā)電來分解水。宇航員在太空中吸入氧氣后，會換出二氧化碳，然后收集這些二氧化碳和氫氣進(jìn)行反應(yīng)，生成甲烷和水。**，把甲烷排出空間站，然后留下水繼續(xù)使用。在空間站中，只需要分解1升的水(也就是我們常見的兩瓶礦泉水的量)，就可以制備620升的氧氣，而一個宇航員**所需要氧氣量是550升，也就是說，電解一升水，不僅夠航天員**的氧氣量，還有剩余。 尿液處理、電解制氧和二氧化碳還原系統(tǒng) 水也是航天員急需的，所以問題其實(shí)就轉(zhuǎn)換成了，空間站的水是如何保證的?實(shí)際上，空間站的水確實(shí)是通過貨運(yùn)飛船送上去的。這些水會裝成一個個“包”，每個水包都有20升的水，也就是說，一個水包里的水就夠22天氧氣的供應(yīng)。不過，這些“水包”并不是用來電解生成氧氣的，因?yàn)檫@樣做實(shí)在太浪費(fèi)了。
宇航員每天在空間站當(dāng)中，需要用到很多水，把水送到空間站并不容易，成本高昂。因此，這些水需要被非常高效地利用。在空間站當(dāng)中，有一個水循環(huán)系統(tǒng)。其中，這個系統(tǒng)會把宇航員在工作和生活中用掉的水，空氣中的水蒸氣，甚至是航天員的尿液、汗液、都收集起來，進(jìn)行廢水處理，會進(jìn)行多次的蒸餾、分離、過濾，*終將這些廢水轉(zhuǎn)化為可以飲用的水。然后，再利用這些水進(jìn)行電解，得到氧氣和氫氣，給航天員供應(yīng)氧氣。這里要補(bǔ)充一下，供應(yīng)給航天員的氧氣并非是純氧，要知道純氧對于人體來講是致命的。而高含量的氧氣也會影響人體正常的工作，為了保證宇航員正常呼吸，通常都是高純度氧氮混合氣體。這樣可以有效避免因高濃度氧氣帶來的病理威脅。 氣體為星際“旅行”提供動力 為什么要使用氙氣做推進(jìn)劑?氙氣的原子量大，容易被電離，而且它沒有放射性，所以更適合被用作離子推進(jìn)器的反應(yīng)劑。原子的質(zhì)量大這一點(diǎn)也很關(guān)鍵，這意味著加速到同等的速度下，質(zhì)量更大的原子核所擁有的動量就越大，因此在噴射出去的時候，它給推進(jìn)器提供的反作用力就越大，推進(jìn)器的推力就越大。
早在2014年，我國首臺200毫米離子電推進(jìn)系統(tǒng)經(jīng)過飛行驗(yàn)證之后，持續(xù)工作超過了一萬小時。時至**，我國已經(jīng)明確提出空間站需要在軌工作15年左右，而為了維持空間站的高度不變，勢必要不斷地推進(jìn)調(diào)控，于是霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)誕生了。我國的“天和”**艙當(dāng)中裝有**率的霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)，它能夠持續(xù)提供空間站軌道維持的動力。氙氣是提供粒子的主要原料。
2017年4月12日，我國實(shí)踐十三號通信衛(wèi)星成功發(fā)射，衛(wèi)星在軌推進(jìn)的推進(jìn)劑采用的就是氙氣。2020年1月5日，我國研制的發(fā)射重量*重、技術(shù)含量**的高軌衛(wèi)星——實(shí)踐二十號衛(wèi)星成功定點(diǎn)，標(biāo)志著東方紅五號衛(wèi)星公用平臺首飛取得成功。氙氣再次作為實(shí)踐二十號衛(wèi)星搭載雙模式推進(jìn)系統(tǒng)的重要推進(jìn)劑。
氣瓶在航天系統(tǒng)的應(yīng)用 1、作為動力源，利用高壓氣瓶中存儲的高壓氣體推動燃料箱中的燃料進(jìn)入燃燒室中燃燒，從而產(chǎn)生推力，推動火箭飛往太空。
2、飛船的姿態(tài)調(diào)整在眾多姿態(tài)調(diào)整方式之中，有一種*簡單的調(diào)整方式就是利用牛頓定律中作用力與反作用力的原理來調(diào)整，也就是噴射高壓空氣。這個時候我們就要提到高壓空氣的存儲物體，高壓氣瓶。
3、艙內(nèi)生命保障系統(tǒng)生保系統(tǒng)中包含很多項(xiàng)目，例如：氧氣、水、食物等。那么我們現(xiàn)階段的載人航天都是利用循環(huán)系統(tǒng)，來回收和再生，這就必然會導(dǎo)致我們需要帶氧氣瓶進(jìn)入太空。
4、艙外太空服的生保宇航員使用的宇航服因?yàn)榄h(huán)境不同，整體結(jié)構(gòu)也更加龐大復(fù)雜，尤其是考慮到脫離飛船的太空行走等任務(wù)，宇航服需要配置齊全的生命維持系統(tǒng)，一般這套系統(tǒng)就在宇航服背后的那個“大背包”里。生命維持系統(tǒng)是一套復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，它需要考慮到宇航員穿著它之后具備一定時間的**運(yùn)行能力，包括持續(xù)供氧、散熱、水分補(bǔ)充等功能。