中國網訊(記者 楊佳)“神十二的航太員經常開玩笑説,上面有我們好多再生水給你們留下了,你們好好品一品。”這是神十三乘組在結束六個月太空出差返回後,葉光富在接受媒體採訪時,提到的一個有意思的細節。
我們知道,為了保障航太員長期在軌駐留,空間站核心艙配置了再生式生命保障系統,可以將航太員排出的二氧化碳,尿液,水汽等廢物轉化成為飲用水和氧氣等物質,實現空間站水資源的迴圈再利用。
如今,核心艙入軌運作已有一年多的時間。崔廣志告訴記者,核心艙裏的這套尿處理系統的液體迴圈利用率可達80%以上。目前,設備已經穩定運作近千小時,為航太員長期在軌駐留提供了有力的技術支撐。
崔廣志來自中國航太科工二院206所,是空間站環控生保系統尿處理子系統的研製部門主任。
2022年7月24日,長五B遙三火箭為空間站送去現階段最大的單體艙段——問天實驗艙。崔廣志告訴記者,這問天實驗艙裏有一套與核心艙一樣的尿處理系統,作為備份,將進一步增提高空間站的可靠性。
尿處理技術是空間站建造的關鍵技術之一,對於航太員在軌長期駐留,提高物質閉合度、降低資源補給具有重要意義。
團隊在進行尿處理樣本多餘物觀察實驗。 趙森 攝影
2012年,團隊以技術方案競標第一名的成績中標尿處理子系統研製項目,但仍然面臨著國內技術尚處空白,沒有可參考的技術資料的現實考驗。在了解國外的技術路線後,他們決定從需求出發,走自主研發路線,從“零”開始進行技術攻關。
崔廣志向記者講述了該項目研發的過程,也揭開了藏在航太員身後,中國航太這棵參天大樹的一個小枝葉。
團隊在為尿處理子系統管件進行耐壓測試。趙森 攝影
立項之初,團隊在航太員中心的總體牽引下,針對空間站尿液和廢水的特性,確定了低壓蒸餾的技術方向。接下來就是馬拉松式的開發過程。
日常,我們在衛生間經常能看到馬桶壁上有尿液結垢,而在鈣流失嚴重的太空,尿液結垢問題將更加嚴重,加熱更會加劇這個問題。崔廣志説,在地面實驗中就會發生,管路、閥門、散熱器等部位形成結晶,導致系統堵塞的問題。經過試驗,他們團隊最終採用吸附的方式,對尿液在進入系統前對其進行除鈣處理,以保證設備穩定運作。
團隊要解決的問題不只是可行性的方案,而是在功能前提下,保障設備長壽命、高可靠性運轉的複雜技術難題。
據航太員劉伯明介紹,空間站的再生水主要有兩個來源,一個是艙內收集的冷凝水,另一個就是尿液處理後的蒸餾水。
蒸餾法也帶來了廢氣處理的問題,也就是除味,崔廣志解釋説,主要是去除其中的氨類物質。除了心理作用外,生理這關必須率先解決。團隊經過長期摸索,發現通過多重凈化裝置,可以使排氣達不到臭味的最低嗅知濃度。
從原理樣機交付,到通過初樣技術設計評審,關鍵技術一步步邁向成熟;從順利交付精細結構件、天和艙電性件,通過各項性能測試,到最終交付正樣産品。研發團隊用青春和汗水跨越了這片技術創新的“無人區”。
2021年4月29日,首套尿處理子系統隨天和核心艙發射入軌,成功保障神舟十二號、神舟十三號6名航太員在軌長期駐留。
葉光富在接受採訪時説,迴圈水都是通過重重過濾層層把關,最終檢測合格的水。而且這些水都是達到飲用水標準,甚至是遠遠優於飲用水標準。
歷經了十年的艱辛研製歷程,研發團隊為中國航太員探索太空更久、更遠提供了不盡的“生命源泉”。
在記者問及飛行任務時,葉光富説,“為這個航太付出不光是自己,團隊包括家人都在默默付出奉獻”。
每一個航太故事背後,都有一批人在默默地奉獻著他們的智慧和青春。