中国网讯(记者 杨佳)“神十二的航天员经常开玩笑说,上面有我们好多再生水给你们留下了,你们好好品一品。”这是神十三乘组在结束六个月太空出差返回后,叶光富在接受媒体采访时,提到的一个有意思的细节。
我们知道,为了保障航天员长期在轨驻留,空间站核心舱配置了再生式生命保障系统,可以将航天员排出的二氧化碳,尿液,水汽等废物转化成为饮用水和氧气等物质,实现空间站水资源的循环再利用。
如今,核心舱入轨运行已有一年多的时间。崔广志告诉记者,核心舱里的这套尿处理系统的液体循环利用率可达80%以上。目前,设备已经稳定运行近千小时,为航天员长期在轨驻留提供了有力的技术支撑。
崔广志来自中国航天科工二院206所,是空间站环控生保系统尿处理子系统的研制部门主任。
2022年7月24日,长五B遥三火箭为空间站送去现阶段最大的单体舱段——问天实验舱。崔广志告诉记者,这问天实验舱里有一套与核心舱一样的尿处理系统,作为备份,将进一步增提高空间站的可靠性。
尿处理技术是空间站建造的关键技术之一,对于航天员在轨长期驻留,提高物质闭合度、降低资源补给具有重要意义。
团队在进行尿处理样本多余物观察实验。 赵森 摄影
2012年,团队以技术方案竞标第一名的成绩中标尿处理子系统研制项目,但仍然面临着国内技术尚处空白,没有可参考的技术资料的现实考验。在了解国外的技术路线后,他们决定从需求出发,走自主研发路线,从“零”开始进行技术攻关。
崔广志向记者讲述了该项目研发的过程,也揭开了藏在航天员身后,中国航天这棵参天大树的一个小枝叶。
团队在为尿处理子系统管件进行耐压测试。赵森 摄影
立项之初,团队在航天员中心的总体牵引下,针对空间站尿液和废水的特性,确定了低压蒸馏的技术方向。接下来就是马拉松式的开发过程。
日常,我们在卫生间经常能看到马桶壁上有尿液结垢,而在钙流失严重的太空,尿液结垢问题将更加严重,加热更会加剧这个问题。崔广志说,在地面实验中就会发生,管路、阀门、散热器等部位形成结晶,导致系统堵塞的问题。经过试验,他们团队最终采用吸附的方式,对尿液在进入系统前对其进行除钙处理,以保证设备稳定运行。
团队要解决的问题不只是可行性的方案,而是在功能前提下,保障设备长寿命、高可靠性运转的复杂技术难题。
据航天员刘伯明介绍,空间站的再生水主要有两个来源,一个是舱内收集的冷凝水,另一个就是尿液处理后的蒸馏水。
蒸馏法也带来了废气处理的问题,也就是除味,崔广志解释说,主要是去除其中的氨类物质。除了心理作用外,生理这关必须率先解决。团队经过长期摸索,发现通过多重净化装置,可以使排气达不到臭味的最低嗅知浓度。
从原理样机交付,到通过初样技术设计评审,关键技术一步步迈向成熟;从顺利交付精细结构件、天和舱电性件,通过各项性能测试,到最终交付正样产品。研发团队用青春和汗水跨越了这片技术创新的“无人区”。
2021年4月29日,首套尿处理子系统随天和核心舱发射入轨,成功保障神舟十二号、神舟十三号6名航天员在轨长期驻留。
叶光富在接受采访时说,循环水都是通过重重过滤层层把关,最终检测合格的水。而且这些水都是达到饮用水标准,甚至是远远优于饮用水标准。
历经了十年的艰辛研制历程,研发团队为中国航天员探索太空更久、更远提供了不尽的“生命源泉”。
在记者问及飞行任务时,叶光富说,“为这个航天付出不光是自己,团队包括家人都在默默付出奉献”。
每一个航天故事背后,都有一批人在默默地奉献着他们的智慧和青春。