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天和核心舱环控生保系统在轨稳定运行满一年

卜清懿 adminqwe 2022-05-10 08:18:01 272 0
原标题:天和核心舱环控生保系统在轨稳定运行满一年

今年4月29日,天和核心舱已环绕地球在轨道运行满一年。这一年,天和核心舱保障了神舟十二号乘组、神舟十三号乘组长期驻留,支持开展了出舱活动、机械臂转位货运飞船以及手控遥操作等多项专项任务。而在核心舱内部,直接保障航天员在轨生命安全的环控生保系统稳定运行,实现了由“补给式”向“再生式”的重大跨越。

时值一周年,中国航天员科研训练中心环控生保室主任卞强难掩心中的兴奋,他说:“这一年,环控生保系统保障了6名航天员在轨安全和生活,取得成绩很多、受到肯定很多,但是压力和责任也很大,经历了很多个惊心动魄的不眠之夜。”

以往,航天员在太空生存所需的氧气和水都从地面携带。如今,空间站内航天员在轨时长超过3个月,仅靠地面补给已不能满足任务需要。为航天员长期在轨工作提供环境保障、生命保障和应急保障等功能的空间站环控生保技术必须从非再生走向再生。

环控生保系统就是在一个密闭狭小的空间站舱内制造一个类似地球环境的可循环系统,通过收集航天员的汗液和呼出的水汽,净化为可供饮用的再生水,尿液也能收集处理为可饮用的纯净水。与此同时,电解制氧系统利用循环水电解制氧;舱内收集起来的二氧化碳和电解水产生的氢气反应,再次获得水,提高物资使用的闭环度。

原理“简约”,但如何从技术到工程突破是一项世界性难题。无论是电解制氧、水处理、尿处理,还是冷凝水收集、尿液收集,都要用到水气分离装置。太空中的这套装置,没有现成产品,国际上也没有经验可以借鉴,各研制团队须根据自身产品特点自主研发。

环控生保研制团队不断走访国内的大学与科研院所,与权威专家研究探讨。水气分离装置的研制从设计、研发、测试到正样花费近十年的时间,尤其是产品测试的时间要按照空间站任务指标的1.5倍余量进行考核,不能放过任何蛛丝马迹。经过数千次试验,不断改进材料和结构,直到满足寿命、可靠性和稳定性等要求。

如今,在空间站天和核心舱内,环控再生生保技术的应用大大降低了物资补给成本。整个再生生保系统实现了氧气资源100%再生,水资源80%再生。据介绍,有了完整的再生系统,发射重量大大减少,运营补给成本降低了70%,每年节省上行物资6吨多。

再生之难,难在生生不息。天上运行一天,地面就保障一天,甚至航天员忙碌完休息了,环控生保系统也不能停止运行。

航天员汤洪波曾经在环控生保室参与研制工作一年,对环控人有着特殊的感情。“环控人是我们飞天时的生命守护者,在飞行的90多天时间里,操作最多、关注最多、维护最多的就是环控产品,通话最多的也是和环控人探讨产品与技术,有他们在,我们才可以安心飞行、放心工作和生活。”

当前,环控生保室不仅在再生式生保技术上取得突破、得到验证,也在同步开展受控生态环控生保技术的积累和研究,并成功实施了“绿航星际”4人180天受控生态生保系统集成试验。

“未来,航天员驻留月球、飞向火星,我们的产品一定会保障好航天员的生命安全,太空家园一定会充满生机活力。”谈到未来的环控生保,环控生保室的人员充满信心!

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