ออกซิเจน เป็นก๊าซที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่บนโลก เมื่อนักบินอวกาศเข้าสู่อวกาศมันเป็นสภาพแวดล้อมสุญญากาศ ไม่ต้องพูดถึงออกซิเจน ไม่มีไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจน ภายใต้สถานการณ์เช่นนี้ นักบินอวกาศควรจัดหาออกซิเจนให้ตนเองอย่างไร บางคนจะบอกว่าเหมือนกับนักประดาน้ำ ออกซิเจนสามารถผสมกับก๊าซอื่นๆ แล้วบีบอัดและนำขึ้นมาในรูปของถังเก็บ แต่อย่าลืมว่านักดำน้ำมักจะลงไปในน้ำเป็นเวลา 2 ชั่วโมง
นักบินอวกาศมักจะอยู่ในน้ำได้นานถึง 6 ปี นักบินอวกาศต้องการออกซิเจน 550 ลิตรต่อวัน ซึ่งเท่ากับ ออกซิเจน 90,000 ลิตรในครึ่งปี และบางครั้งมีนักบินอวกาศ 3 คนขึ้นไป และใช้ออกซิเจนจำนวน 1,650 ลิตรต่อวัน และจำนวน 180 วันก็เยอะมาก เพียงแค่บรรทุกออกซิเจนขึ้นไปก็จะกินพื้นที่ในแคปซูลอวกาศ ต้องทราบดีว่าน้ำหนักบรรทุกของยานอวกาศมีจำกัด และสิ่งของที่นำขึ้นไปนั้นเป็นเครื่องตรวจจับที่ประเมินค่าไม่ได้
สิ่งจำเป็นสำหรับชีวิต และปริมาณต้องไม่เกินช่วงที่กำหนด แล้วออกซิเจนสำหรับนักบินอวกาศมาจากไหน ออกซิเจนเป็นสารองค์ประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจน 2 อะตอมที่มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์เท่ากับ 32 ซึ่งตามทฤษฎีแล้วหนักกว่าอากาศ อะตอมของออกซิเจนมีอยู่ตั้งแต่โลกถือกำเนิดขึ้น แต่ออกซิเจนนั้นไม่มี ชั้นบรรยากาศของโลกในยุคแรกเริ่มอ่อนแอ และรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ฉายรังสีในมหาสมุทรดึกดำบรรพ์
โมเลกุลของน้ำก็แตกตัวเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน โลกในยุคแรกเริ่มไม่มีสนามแม่เหล็ก ดังนั้น ก๊าซทั้ง 2 นี้จึงไม่สามารถผูกมัดกันได้ และในที่สุดพวกมันก็หนีออกจากโลกและล่องลอยไปในอวกาศ แม้ว่าโลกจะอุดมด้วยออกซิเจน แต่ก็ไม่มีร่องรอยของออกซิเจนในอากาศ ประมาณ 3.2 พันล้านปีก่อน กลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่า ไซยาโนแบคทีเรีย ใช้น้ำเป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์แสงโดยดึงไฮโดรเจนออกมา
โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอม และออกซิเจน 1 อะตอม และไซยาโนแบคทีเรียไม่ใช้ออกซิเจน ดังนั้น ไซยาโนแบคทีเรียจึงได้รับอะตอมออกซิเจนเพิ่มสำหรับทุกโมเลกุลของน้ำที่ใช้ ในไม่ช้าอะตอมของออกซิเจนอิสระก็ปรากฏขึ้นบนโลกในเวลานั้น และรวมตัวกันเป็นคู่เพื่อสร้างออกซิเจน ในตอนแรกนี่ไม่ใช่ปัญหาเลย โลกเต็มไปด้วยตัวรีดิวซ์มี 2 วาเลนต์
และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่มีอยู่มากที่สุดในอากาศ สามารถถูกออกซิไดซ์ได้ด้วยออกซิเจน แต่ก็ลดลงอย่างรวดเร็วจนเหลือแค่อะตอม อย่างไรก็ตาม ทรัพยากรของโลกมีอยู่อย่างจำกัด ในวันหนึ่งเหล็กจะถูกออกซิไดซ์จนหมด และไฮโดรเจนซัลไฟด์จะถูกใช้หมดไปในวันหนึ่ง ด้วยวิธีนี้ ไซยาโนแบคทีเรียได้ผลิตอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 1 พันล้านปีทั้งกลางวันและกลางคืน ทำลายพลังงานทั้งหมดที่สามารถเรียกคืนได้บนพื้นผิวโลก และออกซิเจนปรากฏขึ้นในชั้นบรรยากาศเป็นครั้งแรก
อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตบนโลกไม่เคยหายใจเอาออกซิเจนเข้าไป และพวกมันล้วนเป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจน ทันใดนั้นออกซิเจนก็เข้ามาและพวกมันก็ปรับตัวไม่ได้ สิ่งมีชีวิตหลายๆ ตัวเสียชีวิตในออกซิเจนที่ผลิตโดยไซยาโนแบคทีเรีย รวมทั้งไซยาโนแบคทีเรียด้วยกันเอง แต่ชีวิตสามารถหาทางออกได้เสมอ บางชีวิตได้ปรับตัวไปสู่ชีวิตแบบใช้ออกซิเจน มีการพัฒนาการหายใจแบบใช้ออกซิเจน
โดยใช้ออกซิเจนในการย่อยสลายสารอินทรีย์เพื่อให้ได้พลังงาน นับเป็นครั้งแรกที่สิ่งมีชีวิตสามารถรับพลังงานได้โดยไม่ต้องพึ่งพาดวงอาทิตย์โดยตรง ตั้งแต่นั้นมาสิ่งมีชีวิตกลุ่มหนึ่งเลิกสังเคราะห์แสง และดำเนินชีวิตด้วยวิธีนี้เท่านั้น บรรพบุรุษของพืชและสัตว์เริ่มแตกต่างกันในช่วงเวลานี้ ออกซิเจนยังกลายเป็นสารที่ขาดไม่ได้สำหรับลูกหลานของรูปแบบชีวิตแบบใช้ออกซิเจนกลุ่มนี้
ยิ่งรูปแบบชีวิตสูงเท่าใดก็ยิ่งต้องการการหายใจแบบใช้ออกซิเจนมากขึ้นเท่านั้น ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ในปัจจุบัน มีเอนไซม์จำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการหายใจแบบใช้ออกซิเจนในร่างกาย ซึ่งส่วนใหญ่จะย่อยสลายสารอินทรีย์ เช่น น้ำตาล เพื่อให้พลังงานแก่ร่างกาย มนุษย์แยกออกจากออกซิเจนไม่ได้แล้ว ในฐานะที่เป็นชีวิตที่ก้าวหน้าที่สุดในโลก มนุษย์ตามธรรมชาติไม่สามารถอยู่ได้โดยปราศจากออกซิเจน
นักบินอวกาศไปสู่สุญญากาศของจักรวาล และออกซิเจนเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ จริงๆ แล้วออกซิเจนในยุคแรกๆ มาจากถังออกซิเจนอัด แต่โศกนาฏกรรมทำให้ผู้คนหันมาพิจารณาการใช้ออกซิเจนในอวกาศเสียใหม่ อะพอลโล 1 ผู้บุกเบิกโครงการสำรวจดวงจันทร์ของสหรัฐฯ ประสบอุบัติเหตุ และนักบินอวกาศ 3 คนถูกเผาทั้งเป็นในแคปซูลอวกาศ
หลังจากตรวจสอบพบว่าวงจรมีปัญหาและเกิดประกายไฟขึ้น เนื่องจากยานอวกาศมีถังออกซิเจนบริสุทธิ์ เปลวไฟขนาดเล็กสามารถทำให้เกิดไฟที่โหมกระหน่ำ ไฟจึงลุกลามและเผาไหม้แคปซูลอวกาศทั้งหมด และนักบินอวกาศเสียชีวิตในความร้อนและควัน หลังจากนั้น วิศวกรบางคนชี้ว่าปัจจัยเสี่ยงของการนำพาออกซิเจนบริสุทธิ์ในอวกาศนั้นสูงเกินไป
เนื่องจากออกซิเจนบริสุทธิ์เป็นตัวช่วยในการเผาไหม้ที่ดี เดิมทีอวกาศเป็นสุญญากาศ ดังนั้น ไม่สำคัญว่าจะเกิดไฟไหม้หรือไม่ ยานอวกาศจะกลายเป็นทะเลเพลิง ยิ่งไปกว่านั้น มนุษย์ต้องการออกซิเจนจำนวนมากต่อวัน และจะมีนักบินอวกาศจำนวนมากขึ้นพร้อมๆ กัน หากใช้ถังเก็บออกซิเจน ยานอวกาศทั้งหมดจะถูกบรรทุกหนัก ต้นทุนการผลิตและความยากในการปล่อยก็จะเพิ่มขึ้นด้วย
เพื่อความปลอดภัยและค่าใช้จ่าย ผู้คนใช้ลักษณะของน้ำในการสลายตัวเพื่อผลิตออกซิเจนในอวกาศ ดังนั้น จึงไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับอุบัติเหตุเนื่องจากการบรรทุกออกซิเจนมากเกินไป วิธีที่เร็วที่สุดในการแยกน้ำคือกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้า ยานอวกาศมีการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างอิสระ และใช้ไฟฟ้าที่ผลิตเพื่อแยกน้ำเพื่อรับออกซิเจนและไฮโดรเจน
อัตราส่วนปริมาตรของออกซิเจนและไฮโดรเจนที่เกิดจากการอิเล็กโทรไลซิสในน้ำคือ 12 ไฮโดรเจนเป็นก๊าซไวไฟที่สามารถระเบิดได้ แล้วจะทำอย่างไรกับไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ที่มนุษย์หายใจออกเพื่อสร้างมีเทนและน้ำ น้ำสามารถกลับสู่ระบบสร้างออกซิเจนเพื่อทำให้เกิดวัฏจักร มีเทนจะก่อมลพิษในอวกาศหรือไม่
คำตอบคือไม่ สสารชนิดนี้มีอยู่ในอวกาศเอง แต่ถูกเก็บในรูปของแข็งเพราะอุณหภูมิต่ำเกินไป ปริมาณก๊าซมีเทนที่มนุษย์ปล่อยออกมานั้นเป็นเพียงปริมาณเล็กน้อยเมื่อเทียบกับปริมาณในอวกาศ ด้วยอุปกรณ์ผลิตออกซิเจนชุดนี้ มนุษย์ไม่จำเป็นต้องนำออกซิเจนบริสุทธิ์อัดจำนวนมากไปในอวกาศอีกต่อไป แต่จะต้องบรรทุกน้ำโดยตรง
บทความที่น่าสนใจ : ท่องญี่ปุ่น รวมพิกัดชมเทศกาลดอกไม้ไฟท่องญี่ปุ่นฤดูร้อนที่น่าประทับใจ
