Sabatier反应
CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O。此反应在ISS上将呼出的CO₂回收为O₂，实现约50%的氧气回收率。副产甲烷作为废物排出——这是物理化学ECLSS的关键局限。
闭环生命支持系统 (ECLSS) 质能平衡表
为太空栖息地建模闭环生命支持系统。计算O₂/CO₂/H₂O/食物的质量流、循环效率及发射质量节省。
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任务参数
1100
73650
01000
水循环率
85%
O₂回收率
50%
就地食物生产
30%
废物处理率
60%
质量流平衡
氧气 (O₂)3.3 / 3.4 kg/d
97% eclss.flowRecycled · 0.1 kg/d eclss.flowDeficit
二氧化碳 (CO₂)3.7 / 4 kg/d
93% eclss.flowRecycled · 0.3 kg/d eclss.flowDeficit
水 (H₂O)202.1 / 100 kg/d
100% eclss.flowRecycled
食物（干重）0.7 / 2.5 kg/d
30% eclss.flowRecycled · 1.7 kg/d eclss.flowDeficit
发射质量对比
开放循环发射质量
54.9 t
共500天累计质量
闭合循环发射质量
1.1 t
共500天累计质量
质量节省
98%
对比开放循环
完全自给需约112 m²种植面积。当前可用：50 m²（占需求45%）。植物产氧量随种植面积线性增加。
代谢率数据：NASA BVAD (2018)。植物产量：Wheeler等人(2003)。循环效率：ESA MELiSSA与NASA ALS项目数据。
闭环生命支持科学
生物再生 vs 物理化学
植物可同时产氧、提供食物并通过蒸腾净化水质。物理化学系统更紧凑但无法生产食物。未来深空任务需要混合型生物再生系统。
水循环闭合
ISS实现约93%的水回收率，涵盖尿液、湿气冷凝和卫生用水。剩余7%的损失限制了无补给任务时长。完全闭合水循环需要仍在研发中的浓盐水处理技术。
常见问题
开放、部分闭合和完全闭合循环有什么区别？
开放循环表示无回收——所有消耗品必须从地球发射。部分闭合（ISS级）回收85%水和50%氧气。完全闭合（生物再生型）可实现97%水、90%氧气和90%食物就地生产。
每人需要多大种植面积？
完全食物自给需要每人大约28 m²种植面积，基于NASA BVAD混合作物饮食数据。使用高产量藻类和优化LED光谱可减少此需求。
这些代谢率数据基于真实的NASA数据吗？
是的。O₂消耗（0.84 kg/人·天）、CO₂产出（1.0 kg/人·天）和用水量（25 kg/人·天）均来自NASA基线值文档(BVAD, 2018)。植物产量数据来自Wheeler等人(NASA TM-2003)。
能否用此工具进行实际任务规划？
此工具提供适用于教育和概念研究的一阶估算。实际任务设计应使用NASA ALS SIM或ESA MELiSSA仿真工具，这些工具可考虑动态生物过程及设备故障模式。
我们不会记录您的财务数据或员工人数。所有计算均在您的浏览器中即时完成。 · 摩尔质量数据来源于 IUPAC 2023 原子量和 NIST 标准参考数据库 144 —— 已针对 200 种常见化合物与 PubChem 参考值进行交叉验证（平均偏差 < 0.001 克/摩尔）。碳足迹估算采用 Cloud Carbon Footprint 2024 方法论和 EPA 2025 排放系数 —— 适用于方向性 ESG 报告，不适用于 ISO 14064 认证核算。