国际空间站生命维持系统 ECLSS（环境控制与生命保障系统）

分为美国段再生式 ECLSS（宁静舱 Node3 为主）+ 俄罗斯段独立备份系统，整体是半闭环理化再生系统，不是完全生态闭环，有持续补给、少量损耗排放_NASA。

一、核心构成（美段）

两大组件：

• UPA 尿液处理组件：微重力下离心蒸馏，把尿液蒸馏出水蒸气，冷凝成原水；
• WPA 水处理组件：过滤、离子交换、催化氧化，去除有机物、微生物、杂质，产出符合饮用标准的纯水。 回收水源：尿液、呼吸 + 汗液凝结水、洗漱废水、冷凝水；水回收率约 93%，产出的水一部分饮用、洗漱，一部分送去电解制氧NASA。

2. 空气再生系统 AR

• CDRA 二氧化碳去除组件：沸石分子筛双床交替工作。一床吸附 CO₂，另一床对着太空真空解吸释放 CO₂；交替循环，持续清除呼出二氧化碳；备用是氢氧化锂消耗罐PMC。
• 微量污染物去除：活性炭 + 催化氧化，清除塑料、设备挥发的 VOC、异味气体；
• 风机、风道：舱内强制空气流动，微重力下没有自然对流，必须靠风扇循环，防止 CO₂在人头附近聚集。

• OGA 电解制氧组件：用电解槽把 WRS 送来的纯水电解：2H₂O→‌2H₂↑ + O₂↑
  氧气送入舱内；氢气有两个去向：直接排太空 / 送入萨巴蒂尔反应器_NASA
• CReA 萨巴蒂尔反应器：CO₂ + 4H₂→‌ CH₄ + 2H₂O
  CDRA 捕获的 CO₂ + 电解产生的氢气反应，生成甲烷（排入太空）+ 再生水，再生水回到水循环系统，进一步闭合循环，减少补给压力。

舱内维持约 22~24℃、合适湿度；空气换热，空气中水汽冷凝，冷凝水全部收集送入 WRS 回收；热量通过内部冷却液回路，输送到外部辐射散热器排到太空。

舱内是氮氧混合大气（和地球接近，1atm 左右）：氧气分压、氮气压力监控；漏气、舱门泄压损失的气体由高压气瓶、货运飞船补给。

烟雾探测、二氧化碳灭火；固体垃圾压缩打包，装在货运飞船返回舱烧毁；液体废水统一收集进入水循环。

• Elektron：俄式水电解制氧
• Vozdukh：俄式 CO₂吸附清除系统，和美国 CDRA 互为备份，一套故障另一套兜底

二、完整运行流程（简化循环链路）

1. 航天员呼吸：消耗 O₂，呼出 CO₂、水汽；出汗、洗漱产生废水；
2. 湿气凝结、尿液、废水 → UPA 蒸馏 → WPA 深度净化 → 洁净水；
3. 洁净水分两路：①航天员饮用、生活用水；②送入 OGA 电解；
4. OGA 电解得到 O₂（进舱呼吸）+ H₂；
5. 舱内含 CO₂空气进入 CDRA，吸附分离出 CO₂；
6. CO₂ + H₂送入萨巴蒂尔反应器 → 甲烷（排太空）+ 新水（回 WRS）；
7. 微量有害气体被活性炭、催化装置分解；
8. 温控系统收集余热，向外太空辐射散热；
9. 系统存在损耗（漏气、排放甲烷、微量杂质），定期靠货运飞船补给水、氮气、备件，属于半闭环，不是自给自足。

三、关键补充

• 氧气不依靠氧气瓶为主力，气瓶只是应急备份；
• 萨巴蒂尔是 “二次回收”，提升水利用率，但不能把碳变回氧气；
• 微重力是最大难点：液体不会自然分层、气泡无法上浮，所以蒸馏、气液分离都要用离心结构；
• 两套体系（美 + 俄）并行，互为冗余，保障单点故障不致命。