天和核心艙環(huán)控生保系統(tǒng)在軌穩(wěn)定運行滿一年

今年4月29日，天和核心艙已環(huán)繞地球在軌道運行滿一年。這一年，天和核心艙保障了神舟十二號乘組、神舟十三號乘組長期駐留，支持開展了出艙活動、機械臂轉(zhuǎn)位貨運飛船以及手控遙操作等多項專項任務。而在核心艙內(nèi)部，直接保障航天員在軌生命安全的環(huán)控生保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)了由“補給式”向“再生式”的重大跨越。

時值一周年，中國航天員科研訓練中心環(huán)控生保室主任卞強難掩心中的興奮，他說：“這一年，環(huán)控生保系統(tǒng)保障了6名航天員在軌安全和生活，取得成績很多、受到肯定很多，但是壓力和責任也很大，經(jīng)歷了很多個驚心動魄的不眠之夜?！?/p>

以往，航天員在太空生存所需的氧氣和水都從地面攜帶。如今，空間站內(nèi)航天員在軌時長超過3個月，僅靠地面補給已不能滿足任務需要。為航天員長期在軌工作提供環(huán)境保障、生命保障和應急保障等功能的空間站環(huán)控生保技術(shù)必須從非再生走向再生。

環(huán)控生保系統(tǒng)就是在一個密閉狹小的空間站艙內(nèi)制造一個類似地球環(huán)境的可循環(huán)系統(tǒng)，通過收集航天員的汗液和呼出的水汽，凈化為可供飲用的再生水，尿液也能收集處理為可飲用的純凈水。與此同時，電解制氧系統(tǒng)利用循環(huán)水電解制氧；艙內(nèi)收集起來的二氧化碳和電解水產(chǎn)生的氫氣反應，再次獲得水，提高物資使用的閉環(huán)度。

原理“簡約”，但如何從技術(shù)到工程突破是一項世界性難題。無論是電解制氧、水處理、尿處理，還是冷凝水收集、尿液收集，都要用到水氣分離裝置。太空中的這套裝置，沒有現(xiàn)成產(chǎn)品，國際上也沒有經(jīng)驗可以借鑒，各研制團隊須根據(jù)自身產(chǎn)品特點自主研發(fā)。

環(huán)控生保研制團隊不斷走訪國內(nèi)的大學與科研院所，與權(quán)威專家研究探討。水氣分離裝置的研制從設(shè)計、研發(fā)、測試到正樣花費近十年的時間，尤其是產(chǎn)品測試的時間要按照空間站任務指標的1.5倍余量進行考核，不能放過任何蛛絲馬跡。經(jīng)過數(shù)千次試驗，不斷改進材料和結(jié)構(gòu)，直到滿足壽命、可靠性和穩(wěn)定性等要求。

如今，在空間站天和核心艙內(nèi)，環(huán)控再生生保技術(shù)的應用大大降低了物資補給成本。整個再生生保系統(tǒng)實現(xiàn)了氧氣資源100%再生，水資源80%再生。據(jù)介紹，有了完整的再生系統(tǒng)，發(fā)射重量大大減少，運營補給成本降低了70%，每年節(jié)省上行物資6噸多。

再生之難，難在生生不息。天上運行一天，地面就保障一天，甚至航天員忙碌完休息了，環(huán)控生保系統(tǒng)也不能停止運行。

航天員湯洪波曾經(jīng)在環(huán)控生保室參與研制工作一年，對環(huán)控人有著特殊的感情?！碍h(huán)控人是我們飛天時的生命守護者，在飛行的90多天時間里，操作最多、關(guān)注最多、維護最多的就是環(huán)控產(chǎn)品，通話最多的也是和環(huán)控人探討產(chǎn)品與技術(shù)，有他們在，我們才可以安心飛行、放心工作和生活?！?/p>

當前，環(huán)控生保室不僅在再生式生保技術(shù)上取得突破、得到驗證，也在同步開展受控生態(tài)環(huán)控生保技術(shù)的積累和研究，并成功實施了“綠航星際”4人180天受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成試驗。

“未來，航天員駐留月球、飛向火星，我們的產(chǎn)品一定會保障好航天員的生命安全，太空家園一定會充滿生機活力?！闭劦轿磥淼沫h(huán)控生保，環(huán)控生保室的人員充滿信心！