天和核心艙環(huán)控生保系統(tǒng)在軌穩(wěn)定運(yùn)行滿一年

2022年4月29日，天和核心艙已環(huán)繞地球在軌道運(yùn)行滿一年。這一年，天和核心艙保障了神舟十二號(hào)乘組、神舟十三號(hào)乘組長期駐留，支持開展了出艙活動(dòng)、機(jī)械臂轉(zhuǎn)位貨運(yùn)飛船以及手控遙操作等多項(xiàng)專項(xiàng)任務(wù)。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(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了由“補(bǔ)給式”向“再生式”的重大跨越。

時(shí)值一周年，中國航天員科研訓(xùn)練中心環(huán)控生保室主任卞強(qiáng)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(zé)任也很大，經(jīng)歷了很多個(gè)驚心動(dòng)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(shí)長超過3個(gè)月，僅靠地面補(bǔ)給已不能滿足任務(wù)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(yīng)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(gè)密閉狹小的空間站艙內(nèi)制造一個(gè)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(shí)，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(yīng)，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(xiàng)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(yàn)可以借鑒，各研制團(tuán)隊(duì)須根據(jù)自身產(chǎn)品特點(diǎn)自主研發(fā)。

環(huán)控生保研制團(tuán)隊(duì)不斷走訪國內(nèi)的大學(xué)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(jì)、研發(fā)、測(cè)試到正樣花費(fèi)近十年的時(shí)間，尤其是產(chǎn)品測(cè)試的時(shí)間要按照空間站任務(wù)指標(biāo)的1.5倍余量進(jìn)行考核，不能放過任何蛛絲馬跡。經(jīng)過數(shù)千次試驗(yàn)，不斷改進(jìn)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(yīng)用大大降低了物資補(bǔ)給成本。整個(gè)再生生保系統(tǒng)實(shí)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(yùn)營補(bǔ)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(yùn)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(yùn)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(duì)環(huán)控人有著特殊的感情?！碍h(huán)控人是我們飛天時(shí)的生命守護(hù)者，在飛行的90多天時(shí)間里，操作最多、關(guān)注最多、維護(hù)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?cè)?，我們才可以安心飛行、放心工作和生活?！?/p>

當(dāng)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(yàn)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(shí)施了“綠航星際”4人180天受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成試驗(yàn)。

“未來，航天員駐留月球、飛向火星，我們的產(chǎn)品一定會(huì)保障好航天員的生命安全，太空家園一定會(huì)充滿生機(jī)活力。”談到未來的環(huán)控生保，環(huán)控生保室的人員充滿信心！