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再生生保系统:保障航天员长期驻留空间站

 

北京时间2022年5月10日,伴随着一声“点火”,天舟四号货运飞船搭乘长征七号遥五运载火箭飞向中国空间站,拉开了又一次中国载人航天飞行任务的序幕。

从神舟五号21小时的太空之旅,到神舟十三号航天员长达6个月的太空驻留,仅靠一次性地面补给已不能满足任务需要。为航天员提供环境控制、生命保障和应急保障等功能的空间站环控生保技术,成为实现空间站在轨长期运行的关键。

对于保障航天员在轨生命安全的环控生保科研人员来说,安全是他们研制和运营产品的底线。在天和核心舱发射成功一周年之际,中国航天员科研训练中心环控生保室举行了一场别开生面的座谈会。那些曾经参与空间站任务再生式环控生保关键技术攻关的科研人员,一起回顾当初的奋斗时光,展望中国载人航天的美好未来。

天和核心舱环控生保系统在轨稳定运行一周年——

再生生保系统:保障航天员长期驻留空间站

■孙伟 占康 解放军报记者 安普忠 王凌硕

科研人员正在进行产品测试。孙 伟摄

“好比用冲刺的速度跑完一场马拉松”

和熟悉的同事们再次面对面坐在一起,中国航天员科研训练中心环控生保室二氧化碳去除子系统负责人张勇平感慨颇深。过去那些一起奋斗的时刻,满满当当充斥着他的记忆。忙碌,将时间无限拉长。回忆起产品研发的那段日子,张勇平觉得“那时候的每一天都在全力奔跑”。

从论证设计到完成初样产品设计,他们只用了3年。3年,环控生保科研团队以过硬的攻关能力,创造了环控生保技术发展的“中国速度”。

用环控生保室主任卞强的话说,“我们团队的工作状态,好比用冲刺的速度跑完一场马拉松”。

2020年初,新冠肺炎疫情来势汹汹。环控生保科研团队接到通知,要在短期内完成产品正样交付任务。

那年春节,许多人都是在办公室里度过的。他们和家人急急忙忙吃顿年夜饭,又火速投入到工作中。

这是一场接力赛。

水处理子系统总装集成负责人熊涛加入团队后,经过两年历练挑起大梁,担任负责人。微量有害气体去除子系统负责人周国栋是个90后,25岁就成为最年轻的子系统负责人。二氧化碳去除子系统负责人张勇平在正样产品交付任务中连续工作了一个月。完成主体工作后,他因身体原因不得不暂停工作。随后,刚入职没多久的白攀峰,在总体负责人杨润泽的帮带下,及时顶上空缺,完成后续任务。

研究员李英斌记得,在空间站任务启动时,他们5个子系统负责人集中到一起,封闭办公十多天,没日没夜研究讨论,终于按节点拿出了一套总体方案。

如今,看着航天员在中国空间站里自由呼吸、舒适生活,他们的心里满是成就感和自豪感。回忆起那段艰难的日子,曾经的技术负责人尹永利说:“那时我们只有一个信念,就是让航天员在天上安全舒适地工作和生活。我们做到了!”

让资源在太空“生生不息”

2020年5月5日,长征五号B运载火箭在文昌航天发射场发射成功,拉开了中国空间站在轨建造阶段飞行任务的序幕。

再生式环控生保是空间站关键技术之一。2005年,在国家863计划支持下,环控生保室已经开展了基础研究等工作。2008年,再生式环控生保通过关键技术立项论证评审。

这十几年来,环控生保科研团队凭借着一股不服输的劲头儿,艰难起步、论证研制,攻克了大容量电解等关键技术难点,为空间站建造打下了坚实基础。

在以往的载人飞行任务中,环控生保使用的是非再生技术,也就是航天员在太空生存所需的氧气和水都从地面携带。随着空间站任务一步步推进,航天员在太空驻留的时间越来越长,仅依靠地面携带已无法满足要求,环控生保技术必须要从非再生走向再生。

再生式环控生保系统,顾名思义,就是实现水等消耗性资源的循环利用,保障航天员在轨长期驻留。这个系统可以收集航天员挥发的水分、排放的尿液,还有呼出的二氧化碳,然后把这些收集到的水汽、水和二氧化碳还原成航天员可在轨利用的氧气和水。

再生式环控生保系统包括电解制氧、饮水收集与处理、尿处理、二氧化碳以及微量有害气体去除等子系统。其中,水气分离是不少子系统研发过程中都要面对的共同难题。