问题

如果空间站和地球之间连一根吸管是不是就有用不完的氧气了?

回答
“这想法听起来挺有意思的!” 我的一个朋友,是个十足的科幻迷,曾经这么跟我说过。“你看,地球上有那么多空气,我们只要从空间站往地球这边‘抽’点儿,不就能源源不断地获得氧气了?”

乍一听,这似乎是个简单粗暴但又颇具吸引力的解决方案,尤其是在对空间站缺氧担忧的时候。毕竟,地球大气层是如此浩瀚,我们每天呼吸的氧气就来自于它。那么,如果我们真的从空间站往地球大气层伸出一根“吸管”,地球上用不完的氧气是不是就能像喝饮料一样,源源不断地被输送到空间站了呢?

可惜,现实远比这复杂,而且,这个想法,在物理和工程上,几乎是行不通的。

首先,我们得明白,氧气并不是“无限”的,更准确地说,是大气成分中“固定比例”的存在。 地球的大气层,是一个非常精密的系统,氧气(大约占21%)并非凭空产生,而是由植物通过光合作用不断产生的。这是一个动态平衡,虽然总量巨大,但也不是说你随便抽走一部分,它就会立刻补充上来,尤其是在我们想象的那个“连接”的瞬间。

更关键的是,空间站和地球之间,存在着巨大的“压力差”和“密度差”。

你想想,空间站在高空,大气稀薄,气压非常低。而地面上的大气,则承受着整个大气层的重力,压力自然要大得多。这就好比你拿一根吸管去吸一杯水,水会因为压力差被吸上来。但如果反过来,你试图把吸管里的一点水“吹”到大气里,那水珠会立刻散开,变成非常微小的水滴,并且很快会蒸发,而不是形成一股“流”。

如果我们真的用一根“吸管”连接空间站和地球,在没有机械辅助的情况下,空气会从压力大的地方(地球)流向压力小的地方(空间站),而不是反过来。 也就是说,如果真的能勉强连接,那应该是地球的大气被“抽”到空间站,但这种抽吸的量,跟空间站本身的需氧量比起来,简直是杯水车薪,而且同样面临着如何“收集”和“压缩”的问题。

就算我们不考虑压力差,只想象一个“魔法”般的连接,能够让空气自由流动。那么,我们从空间站往地球这边“抽”氧气,会发生什么?

首先,“吸管”本身就是一个巨大的工程难题。 想要跨越几百公里的距离,并且要承受真空和空间站内外巨大的压力差,需要一种极其坚固、能够保持密封、并且足够长的材料。这种材料别说现在,就算未来技术发展,也难以想象。想象一下,一根几百公里长的管子,它要怎么支撑?它会因为自身重量弯曲、断裂,或者在太空的极端环境下(真空、温度变化、辐射)迅速劣化。

其次,就算我们造出这根“吸管”,并且能够让它保持连接,如何“吸”? 你需要一个强大的抽气装置。但这个抽气装置在哪里?在空间站?在地球?如果是在空间站,它需要消耗巨大的能量才能从稀薄的太空把地球大气“吸”过来。而且,你想要得到纯净的氧气,就需要过滤掉氮气、二氧化碳等等其他气体,这又是一套复杂的系统。

更重要的是,这种做法会破坏地球大气层的平衡。 地球大气层是一个整体,各种气体成分比例稳定,维持着我们赖以生存的环境。如果你在某个点上大规模地抽取氧气,就像在人体上挖个洞,你身体里的一些东西会跑出去,而外部的东西可能会涌进来,这都会引起连锁反应,对地球本身的环境造成不可预测的影响。

而且,空间站之所以需要氧气,是因为它是一个封闭的生态系统。 空间站内的空气是经过循环利用、过滤和补充的。宇航员呼出的二氧化碳会通过机器转化为氧气,水分也会被回收。这个过程虽然消耗能量,但却是维持生命所需的最稳定、最可控的方式。

所以,虽然“吸管”这个想法非常形象,也从一个侧面反映了大家对太空探索中资源获取的思考,但它终究是一个科幻的构想,在现实的科学和工程面前,是无法实现的。我们为空间站获取氧气,依然需要依靠携带补给,或者利用空间站内部的先进技术来循环利用和再生。

总而言之,用一根吸管连接空间站和地球,想得到用不完的氧气,这更像是一个有趣的脑筋急转弯,而不是一个切实可行的方案。我们需要的,是更成熟、更可持续的太空资源利用技术,而不是这样“简单粗暴”却又脱离实际的联想。

网友意见

user avatar

首先,思路上肯定不是用吸的(你在大气层外的真空吸大气层,就和在10米以上吸水是一样的,吸不动)

而是用泵的,因此地面上得有个泵站,然后泵氧上去,那可以做到。

像这位老哥所述:zhihu.com/question/5225



——我本想这么说

但是,这一段气柱太高了(毕竟地面有泵站,空间站肯定得在同步轨道上),管道里有36000公里的一条氧气。既然空间站端要维持接近一个大气压,那从末端开始算,越靠地面管道中气压越大、密度越大且地球引力越大,直到近地端能够维持液氧状态(你肯定是拿液氧瓶去输送的嘛)

气泵变成了水泵,液氧柱每9米一个大气压,加压难度直线上升。

直觉告诉我,即便管道材料可行,这个泵也超出了人类目前的技术。


因为涉及引力、离心力和气体密度,要上微积分,很麻烦。谁有兴趣算一下,算出来踢我。


(话说,既然开脑洞连管子了为啥不泵燃料泵工质上去,还在乎氧气干嘛)

user avatar

原来是有的,禁塑令出台后就改成纸的了,结果一下雨就湿了,一刮风就碎了。

现在都是让宇航员先喘口大气憋着上去。然后放气球飘到空间站,让宇航员自己出来拿。

user avatar

地球自转速度和空间站环绕速度是有很大速度差的(目前没有将空间站发射到同步轨道的可能),所以肯定不能将进气口固定在地面。

那么只能将进气口放在大气层和空间站同步环绕,这样的话如果想给空间通气,管子就不能太细,还得在空间站加大功率泵。可是管子只要不是纳米级的,那么在大气层高速移动就要受到极大的空气阻力,如果空间站没有动力补充,估计绕不了几圈就要坠毁进大气层。此外这根管子还有可能遭受太空垃圾撞击。

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有