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基于项目式的初中化学教学设计与实践——以“空间站内航天员呼吸问题如汇报人：XXX2025-X-X

目录1.空间站内环境概述

2.空间站内气体循环系统

3.氧气在空间站内的供应

4.二氧化碳的去除与处理

5.水在空间站内的循环利用

6.空气质量监测与控制

7.空间站内呼吸系统维护

8.总结与展望

01空间站内环境概述

空间站内环境特点低重力环境空间站内处于微重力状态，航天员体重大幅减小，约为地球上的1/6。这种环境对航天员的生理和心理都有显著影响，如肌肉萎缩、骨密度下降等。高辐射环境空间站外层空间辐射强度远高于地球表面，长期暴露在高辐射环境下可能导致航天员患癌症等疾病。因此，空间站内必须配备有效的辐射防护措施。封闭循环系统空间站是一个封闭的生态系统，所有物质循环均在内部完成。这意味着空间站必须具备完善的气体、水和食物循环系统，以确保航天员在长期驻留期间的生活需求。

空间站内环境与地球环境差异气压差异地球表面大气压约为101.3kPa，而空间站内气压需控制在0.15-0.2kPa，以确保航天员健康。这种气压差异对航天员的生理和心理都有较大影响。温度变化地球表面温度相对稳定，而空间站内温度波动较大，从-80℃到+60℃不等。航天员需适应这种极端温度变化，并采取有效措施维持适宜的生活环境。辐射强度地球表面受到地球磁场保护，辐射强度较低。空间站则暴露在宇宙辐射中，辐射强度约为地球表面的1000倍。航天员需长期承受这种高辐射环境。

空间站内环境对航天员的影响骨骼健康长期失重环境下，航天员骨密度平均每年减少1.5%，可能导致骨质疏松。这种变化会对航天员的健康构成威胁，需要通过饮食和锻炼等方式进行预防。心血管功能微重力环境下，航天员心脏功能会下降，血液容量减少约10%。这种变化可能导致航天员在返回地球后出现心血管问题，因此需要采取相应措施进行预防。视觉影响空间站内长时间暴露于辐射环境中，可能导致航天员出现视觉障碍，如视力模糊、视野缩小等。这些视觉问题可能会影响航天员的操作能力，需要定期进行视力检查。

空间站内环境维护的重要性生命支持空间站内环境维护直接关系到航天员的生命安全，确保氧气供应、二氧化碳去除等生命支持系统的正常运行至关重要。设备功能空间站内各种设备需要稳定运行，环境维护有助于延长设备使用寿命，减少故障率，保障任务顺利进行。长期驻留空间站可能进行长期驻留任务，环境维护不仅关系到短期任务，更是确保航天员长期健康和任务成功的关键。

02空间站内气体循环系统

气体循环系统组成氧气发生器氧气发生器是气体循环系统的核心，通过电解水等方式产生氧气，保证空间站内氧气浓度在21%左右，与地球大气相似。二氧化碳去除器二氧化碳去除器负责收集空间站内的二氧化碳，并将其转化为氧气或碳酸盐，以维持舱内空气质量。去除效率通常要求达到每小时约30升二氧化碳。通风系统通风系统负责空间站内的空气流通，通过过滤和循环空气，去除有害气体和颗粒物，同时调节温度和湿度，保持舱内环境舒适。

气体循环系统工作原理氧气生成通过电解水或化学分解方法，将水或化学物质转化为氧气，并释放到空间站内，维持氧气浓度在21%左右。二氧化碳去除利用生物、化学或物理方法，将空间站内的二氧化碳转化为氧气或碳酸盐，并通过循环系统排除舱外，确保空气质量。空气过滤与循环空气通过高效过滤器去除尘埃、细菌等污染物，然后通过风机循环到各个区域，实现空气的净化和循环利用。

气体循环系统在空间站内的作用维持氧气浓度气体循环系统通过生成氧气并维持空间站内氧气浓度在21%，满足航天员呼吸需求，确保生命活动的正常进行。去除有害气体系统有效去除空间站内的二氧化碳和其他有害气体，维持空气质量，预防潜在的健康风险。调节环境温度气体循环系统参与调节空间站内的温度和湿度，创造适宜的居住和工作环境，提高航天员的生活质量。

03氧气在空间站内的供应

氧气的物理化学性质无色无味氧气是一种无色无味的气体，在常温常压下，其密度约为1.429g/L，不易察觉其存在。助燃性氧气具有强烈的助燃性，是燃烧过程中的关键因素，没有氧气，燃烧过程无法进行。临界温度氧气的临界温度约为-183°C，临界压力约为50.4atm，在这些条件下，氧气可以液化，成为液氧。

氧气在人体呼吸中的作用细胞代谢氧气是细胞代谢过程中必不可少的，参与将食物转化为能量的反应，是维持人体生命活动的基础。血红蛋白运输氧气通过血红蛋白在血液中运输，从肺部进入组织细胞，满足其能量需求，同时二氧化碳被带回肺部呼出。生理功能氧气对于维持人体的正常生理功能至关重要，包括神经系统的活动、肌肉收缩以及细胞的修复和生长等。

空间站内氧气供应方式电解水制氧空间站内常用电解水法制氧，通过电解水分子生成氧气和氢气，氧气供航天员呼吸使用，氢气则作为燃料或回收利用。化学药品分解使用化