制氧裝置機(jī)柜以及水回收系統(tǒng)機(jī)柜圖

運(yùn)輸O?到ISS的成本很高，因此在可能的情況下，在軌制氧是更好的選擇。美國(guó)艙段和俄羅斯艙段都配備有電解水制氧裝置，其過(guò)程是利用電將水分子分解成氫氣(H?)和O?。還有一種方法是采用固體氧氣發(fā)生器制氧，燃燒固體“蠟燭”，產(chǎn)生的副產(chǎn)品是氧氣。由于具有可燃性風(fēng)險(xiǎn)，這些“蠟燭”只有在極端緊急的情況下才使用。

除O?和N?之外，CO?是又一個(gè)備受關(guān)注的大氣成分，因?yàn)榧词故堑蜐舛龋矔?huì)降低航天員的精神敏銳性，尤其是長(zhǎng)期暴露時(shí)更是如此。地球表面的CO?平均分壓低于1mmHg，ISS上的CO?濃度保持在4mmHg以下，一般在3.5mmHg左右，當(dāng)濃度超出這個(gè)值時(shí)，航天員可能會(huì)出現(xiàn)頭痛。CO?暴露水平超過(guò)20mmHg時(shí)會(huì)導(dǎo)致乘員頭痛、呼吸頻率加快、績(jī)效下降、中樞神經(jīng)系統(tǒng)可能受到抑制。去除CO?的主要途徑是通過(guò)CO?去除裝置。

保持大氣潔凈的另一套裝置是微量污染物控制系統(tǒng)（TCCS）,它可以去除ISS上可能存在的200多種污染物中的大部分，包括碳?xì)浠衔铩⑼?、硅樹脂、乙醛、硫化物以及無(wú)機(jī)物。

大氣控制系統(tǒng)的最后一個(gè)組成部分是艙間通風(fēng)（IMV），通過(guò)艙段之間的大氣交換，使艙內(nèi)大氣形成良好的混合。大約2～3h，艙間通風(fēng)系統(tǒng)就可以將ISS內(nèi)的所有大氣循環(huán)一遍，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或化學(xué)品泄漏時(shí)，艙間通風(fēng)風(fēng)機(jī)就會(huì)關(guān)閉。

節(jié)點(diǎn)艙2的艙段間通風(fēng)管道示例

不僅乘員需要舒適的環(huán)境，ISS上的一些設(shè)備也需要大氣將多余的熱帶走。安裝在實(shí)驗(yàn)艙、節(jié)點(diǎn)艙2、節(jié)點(diǎn)艙4和氣閘艙的通用艙室通風(fēng)系統(tǒng)，以及安裝在ISS合作伙伴艙段的類似空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮著循環(huán)大氣、制冷和大氣除濕的作用。通用艙室通風(fēng)系統(tǒng)直接與艙間通風(fēng)系統(tǒng)管道相連，使所有艙段之間大氣流通，從而保證了大氣混合均勻。

大氣被風(fēng)機(jī)吸入，然后通過(guò)大氣顆粒物高效過(guò)濾器和冷凝熱交換器。當(dāng)大氣通過(guò)低溫回路水冷的金屬層時(shí)，其中的水就會(huì)在冷板上凝結(jié)，然后被吸入小孔，從而與大氣分離開來(lái)。被除去濕氣的較冷大氣直接經(jīng)通風(fēng)口進(jìn)入艙內(nèi)。如果乘員想要調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度，可以通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)管道內(nèi)的風(fēng)門來(lái)實(shí)現(xiàn)。

水在太空中是極為珍貴的必需品。水可由多種航天器向ISS運(yùn)送，ISS上水的類型有6種，包括飲用水、技術(shù)水、冷凝水、廢水、專用液體和碘化水。環(huán)熱控系統(tǒng)的主要功能之一就是跟蹤各類水的數(shù)量。

來(lái)自美國(guó)艙段的冷凝水會(huì)收集在水處理裝置的廢水箱中。如果水箱存水太滿，環(huán)熱控系統(tǒng)飛控人員可能就得將水排出站外。通常在水注滿之前，乘組就會(huì)將水卸載到應(yīng)急水箱中。應(yīng)急水箱是一個(gè)柔性囊袋，可以容納約43kg水。

在ISS，水處理裝置是水系統(tǒng)一個(gè)非常關(guān)鍵的部分。首先，儲(chǔ)存在廢水箱中的水流經(jīng)一個(gè)離心泵，這個(gè)離心泵被稱為主液體分離器（MLS），然后水通過(guò)一個(gè)顆粒物過(guò)濾器，接著流經(jīng)多級(jí)過(guò)濾床，將其中的不揮發(fā)性有機(jī)物和無(wú)機(jī)物如肥皂、鹽類等清除。

之后，水在一個(gè)可以將小分子揮發(fā)性有機(jī)物氧化的催化反應(yīng)器中得到進(jìn)一步純化。然后進(jìn)入氣體分離器中，氣體分離器可以將氧化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體清除，以避免其對(duì)下游整個(gè)飲用水總線中安裝的精濾器造成阻塞。分離出的氣體被送回艙內(nèi)供乘員呼吸，從而避免了氧氣的任何浪費(fèi)。為預(yù)防微生物生長(zhǎng)，要向水中添加少量的碘，然后這些潔凈的水就被輸出到產(chǎn)水箱中，產(chǎn)水箱可以將水補(bǔ)充給飲水管線。乘員通過(guò)安裝在這條飲水管線上的飲水分配器來(lái)取水飲用或復(fù)水食品。水處理裝置每小時(shí)可處理13L水。制氧裝置也利用飲用水管線中的水來(lái)產(chǎn)出H?和O?。

來(lái)自尿處理裝置的廢水也會(huì)被加工處理。人尿液中大部分是水，但還含有許多有機(jī)和無(wú)機(jī)的廢物，如尿素、氯化物、鈉、鉀，以及肌酸酐。人們經(jīng)常會(huì)感到驚奇，航天員們喝的竟然是回收的尿液！但實(shí)際上這種水比我們?cè)诘孛骘嬘玫乃儍簟?/span>為什么要通過(guò)處理ISS上的尿液來(lái)替代新鮮水？其根本就是費(fèi)用問題，6名乘員每日產(chǎn)生大約9kg的尿液，其中約85%（或約7.7kg）要處理成水。2015年，向ISS發(fā)射運(yùn)送0.5kg水的費(fèi)用大約是2.5萬(wàn)美元，通過(guò)尿處理相當(dāng)于每日節(jié)省大約42.5萬(wàn)美元的費(fèi)用（包括裝水的水箱的發(fā)射運(yùn)輸費(fèi)），一年下來(lái)，僅水的發(fā)射運(yùn)輸費(fèi)就可節(jié)省約1.55億美元。

ISS上的緊急狀況有三類：火災(zāi)、快速泄壓、有毒化學(xué)品溢出。

火災(zāi)是航天飛行中非常嚴(yán)重的威脅，在地面發(fā)生火災(zāi)，一種選擇是快速逃離所處建筑物，相比之下，生活在ISS的航天員，離開ISS則是最后采取的手段。火災(zāi)監(jiān)測(cè)與滅火是環(huán)控生保系統(tǒng)的功能之一，預(yù)防火災(zāi)的首要一步就是要確保ISS上所用的材料都是防火的。其次，整個(gè)ISS內(nèi)安裝了煙霧探測(cè)器，其作用方式類似地面的煙霧探測(cè)器。一旦監(jiān)測(cè)到煙霧，軟件就會(huì)自動(dòng)發(fā)布火災(zāi)警告，并在整個(gè)ISS以及地面的任務(wù)控制中心響起警報(bào)。當(dāng)警報(bào)發(fā)布時(shí)，軟件系統(tǒng)的首要反應(yīng)就是關(guān)掉所有風(fēng)機(jī)，關(guān)閉艙間通風(fēng)，從而有助于抑制火情和預(yù)防煙霧傳播到其它艙段。

發(fā)生火災(zāi)時(shí)，乘組需對(duì)安全庇護(hù)區(qū)的大氣進(jìn)行采樣，以確保這個(gè)區(qū)域是安全的。在確認(rèn)安全后，一個(gè)小組將前往火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)試著確認(rèn)著火位置。一旦著火位置被確定，乘組就要用手持式滅火器進(jìn)行滅火。

如果傳感器如壓力控制組件探測(cè)到大氣壓力下降，很可能是船體出現(xiàn)裂縫，大氣正在泄漏，在這種情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)發(fā)布快速減壓應(yīng)急警報(bào)；或當(dāng)乘員感覺到耳膜鼓脹，也可以啟動(dòng)手動(dòng)快速減壓警報(bào)。接下來(lái)乘員就要根據(jù)應(yīng)急反應(yīng)要求來(lái)定位、隔離或修復(fù)漏洞。

有毒大氣泄漏意味著ECLSS進(jìn)入保障的最高級(jí)別緊急狀況。ISS上有多種對(duì)乘員有潛在危險(xiǎn)的化學(xué)品，有些是溫和的刺激物，有些則可以致傷甚至奪去乘員的生命。除了熱交換器接口出現(xiàn)氨泄漏外，其他情況下都不會(huì)自動(dòng)發(fā)布有毒物質(zhì)泄漏的警報(bào)，乘員只能憑眼看或鼻聞來(lái)發(fā)覺異常。

乘組通常選擇俄羅斯艙段中心柱計(jì)算機(jī)處的位置作為安全庇護(hù)聚集點(diǎn)，因?yàn)檫@里靠近“聯(lián)盟”號(hào)飛船，如果形勢(shì)嚴(yán)峻到已不能解決，就需要迅速撤離。集合起來(lái)的乘組在指令長(zhǎng)帶領(lǐng)下，執(zhí)行適當(dāng)?shù)?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">應(yīng)急響應(yīng)程序。應(yīng)急程序手冊(cè)被稱為“紅書”，是紙質(zhì)版，以應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)或電源問題。應(yīng)急響應(yīng)是ISS上的優(yōu)先級(jí)關(guān)注事項(xiàng)。