在空间站里有一套系统叫“生物再生式生命保障系统” ， 是专门用来解决宇航员在太空中的用水和呼吸问题的——“呼吸问题”指的是“呼”和“吸”的双重问题，绝不仅仅是氧气的供给，还包括呼出的二氧化碳的处理 。
既然被称为“再生式系统”，就意味着它绝不是一台简单的氧气制造机或净水器，而是通过化学方式，让净水、废水、氧气、二氧化碳这些元素在同一套循环系统中，形成了一个不断回收再生的闭合的回路 ， 以使得有限的资源能得到最充分的利用 。
由于太空运输的成本极高 ， 这种运输一次就能长期循环使用的资源再生系统，一直就是各国航天部门的重点研究项目之一 。这次中国航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波在空间站驻留三个月之久，所肩负的重要任务之一，就是验证天宫号的再生式保障系统的工作状况 。
这套系统的意义是什么呢？
可能大家早就听说过：从地球向空间站运水的成本高达3万美元一升，如果喝一杯就损耗一杯，那么在太空中每喝一口水就会消耗掉好几千美元，为了省下这笔开销，宇航员在空间站里喝的都是自己的尿！
也就是说，咱们只需要给宇航员提供一杯水 ， 让他们不断地喝进去，尿出来，再喝进去，再尿出来……这杯水就能重复使用很长时间 ， 一个月节约下来的钱都能在北京买套房了 。
来，干了这袋陈年老尿！
当然，任何国家都不可能刻薄到让宇航员真的喝尿 ， 他们喝的实际上只是通过蒸馏技术或RO反渗透技术把尿液、洗漱用水、汗液等废水净化处理后得到的净水 。
这很好地实现了净水与废水之间的回收循环，乍一听似乎已经最大程度地降低了空间站的供水成本，可事实并非如此 ， 因为从地球送入空间站中的水，除了供宇航员直接使用之外，还有一个无比重要的作用——它是生产氧气的原料 。
咱们知道水的化学式是H?O，而氧气的化学式是O? 。也就是说，一个水分子是由2个氢原子和一个氧原子构成的；一个氧分子则是由两个氧原子构成的 。因此只要通过化学方式将水分子中的原子打散并重新排列组合，则每两个水分子就能得到1个氧分子和2个氢分子 。
通俗来说，就是水可以被分解成氧气和氢气 。
这种化学反应一般是通过电解制氧法来实现的 。而在电解制氧的过程中 ， 水被不断地被分解成了气体，分解出的气体被使用后，如果不能参与到循环中重新变成水，同样会对水资源造成不必要的损耗，所以空间里只有一套净水系统是远远不够的 。
要让水资源得到最大程度的回收利用，除了需要把废水变成净水，还需要把废气也变成水——“再生式生命保障系统”的意义就在于此 。
那么水和废气之间的回收循环该如何实现呢？
技术很复杂 ， 但思路其实很简单 。
大家都知道，氧气被吸入体内后，会变成二氧化碳排出体外，二氧化碳的化学式是CO?，这表示它的分子中包含了两个氧原子 。
而电解制氧时产生的气体除了氧气，还有氢气，它在这套循环系统中也属于废气 。因而在系统收集到的两大废气中就包含了三种原子——氧原子、氢原子、碳原子 。剩下的问题 ， 就是把这些原子再次打散，让2个氢原子和1个氧原子重新结合成H?O ， 废气就被还原成水了 。
事实上，2个氢分子加1个二氧化碳分子，正好能重组为2个水分子，多出来的一个碳元素则是产生的废料 。
这种把二氧化碳和氢气处理成水的技术叫“二氧化碳还原技术”，目前有两种不同的系统，一种是萨巴蒂埃二氧化碳还原系统，一种是博施二氧化碳还原系统 。
这两大系统的核心技术都是让浓缩的二氧化碳与氢气在放热反应下转化为水，反应过程是相同的，最大的区别在于对二氧化碳中的碳原子的处理方式上面——萨巴蒂埃系统会让一个碳原子和4个氢原子结合在一起，因而它产生的废料为甲烷（CH?）；博施系统则不会让碳原子和氢原子相结合，它产生的废料就是积碳 。
但无论采用哪种技术手段，都能很好地实现水和废气之间的循环再生，同时也完美地处理掉了宇航员呼出的二氧化碳 。
有了这项技术，再结合强大的净水系统，咱们只需要给空间站运输少量的水资源，就能在超低损耗的条件下满足宇航员用水和呼吸的问题了，并且也极大地减少了空间站水资源的补充次数 。
不过，这只是人类在目前阶段已经初步实现的事情，并不是再生式生命保障系统的最终愿景 。
为了满足未来远距离/长时间的航天任务需求，咱们真正的理想是将食物也纳入到这套循环系统中，让宇航员能直接在空间站或飞船里种植粮食、养殖动物，以便在不需要从地球补充任何物资的情况下，长时间执行太空任务或进行星际旅行 。
简单来说，就是直接在飞船内模拟出与地球相同的生态环境，这样宇航员们就能完全脱离地球的支援，自给自足地在太空中长期生活了 。
当然，就目前来说这项工作还仅仅停留在实验阶段 ， 要想彻底付诸现实，还任重而道远 。
其实原因很简单，我们知道水是由水分子和氧分子构成的，如果把水电解的话，就可以产生氧气，国际空间站上的氧气就来源于电解水，因为水蕴含的氧气非常多，一升水通过电解可以产生620升氧气，而人每天消耗的氧气平均只有550升，只需要一升水就可以满足一个宇航员一天的需求了，地球上的货运飞船会定期给国际空间站运送补给物资，其中就包括水包，一个水包大概含有20升水，单单这包水电解出来的氧气就可以满足一个宇航员22天的氧气量了，货运飞船一次可以运送几十包这样的水包，所以即使国际空间有9个人，也不用担心缺氧，毕竟货运飞船会定期给国际空间站补充水包 ， 一次补充的量可以维持好几个月 。当然，宇航员还想到了其他办法制造氧气，平时国际空间上的宇航员还会产生很多废水（如洗漱水、尿液、汗液、水蒸气），宇航员会利用专门的仪器把这些废水收集起来，然后利用机器经过多重蒸馏、分离以及过滤转化为可以饮用的饮用水，或者利用这些水电解制造氧气，这样又可以补充一部分氧气 。为了以防万一，国际空间站还准备了两套备用氧气生成设备 ， 一套是加压氧气罐，一套是固体燃料氧气发生器 。加压氧气罐很容易理解，平时我们在医院使用到的那些氧气罐就是加压氧气罐，为了应付不时之需，国际空间站会准备几套这样的加压氧气罐 。而固体燃料氧气发生器则利用固体粉末（氯酸钠和铁的固体粉末混合物在被点燃时会产生氧气）的化学反应来制造氧气，由于这种方式只要点燃就可以产生氧气，所以不必担心空间站的氧气被耗尽 。
【为什么国际空间站的氧气不会耗尽】
