国际空间站生命保障系统：水循环效率提升与未来深空探索

国际空间站（ISS）的物资管理严格遵循轻量化、稳定性和操作便捷性的原则，以适应微重力环境的特殊需求。宇航员的膳食依赖脱水技术，该技术源于早期的“双子座计划”，通过真空升华去除水分，实现营养物质的长期保存，使意大利面和炒鸡蛋等餐点可便捷复水食用。为避免碎屑对精密电子元件造成损害，宇航员在空间站倾向于选择墨西哥薄饼作为主食，而非易产生碎屑的面包。为对抗微重力下的肌肉和骨骼质量流失，宇航员的营养摄入受到量化管理，近期食谱中增添了富含钙质的苋米蛋白以提供额外骨骼支持。

在水资源管理方面，空间站的生命保障系统展现出高效的闭环能力。先进的水回收系统能够从宇航员的呼吸、汗液及尿液中回收水。据估算，将一磅（约0.45公斤）货物运送到太空的成本高达2500美元，因此高效水循环对减少地球补给至关重要。早期，国际空间站的水回收率约为93%至94%。空间站的水处理设备（WPA）每日可从汗液、呼出气体和尿液中回收多达136升饮用水。通过对水处理设备的持续升级，包括引入反渗透膜和改进盐水处理设备（BPA），美国宇航局（NASA）已将水分回收率提升至98%。

这种98%的回收率意味着在收集的100磅水中，仅有2磅无法再利用，实现了资源的持续循环。经过多重过滤和净化后的水，其纯净程度甚至超过地球上的饮用水。NASA约翰逊航天中心高级探测系统生命支持系统项目副经理Caitlin Meyer指出，要实现远离近地轨道的长期探索，闭合水循环系统是必不可少的先决条件。

为实现载人深空任务的终极目标——完全自给自足，航天机构正积极开发在月球及更远深空环境中直接栽培作物的技术。地面研究显示，利用植物产生一个人一年的热量食物，大约需要40至50平方米的种植面积和约90公斤的肥料。当前，高级植物栖息地（APH）科学载体等系统的培养基在微重力下难以回收，对大规模食物生产构成挑战。因此，研究人员正探索无基质的独立输水系统，并利用LED灯提供的特定光谱（红光和蓝光为主）来模拟阳光，以期在月球或火星基地实现可持续的新鲜食物来源，同时通过植物光合作用制造氧气并吸收二氧化碳，从而减轻生命保障系统的压力。