北京時(shí)間2022年5月10日,，伴隨著一聲“點(diǎn)火”，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船搭乘長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭飛向中國(guó)空間站,，拉開(kāi)了又一次中國(guó)載人航天飛行任務(wù)的序幕。

從神舟五號(hào)21小時(shí)的太空之旅,，到神舟十三號(hào)航天員長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的太空駐留,，僅靠一次性地面補(bǔ)給已不能滿(mǎn)足任務(wù)需要。為航天員提供環(huán)境控制,、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),，成為實(shí)現(xiàn)空間站在軌長(zhǎng)期運(yùn)行的關(guān)鍵。

對(duì)于保障航天員在軌生命安全的環(huán)控生?？蒲腥藛T來(lái)說(shuō),，安全是他們研制和運(yùn)營(yíng)產(chǎn)品的底線(xiàn)。在天和核心艙發(fā)射成功一周年之際,，中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心環(huán)控生保室舉行了一場(chǎng)別開(kāi)生面的座談會(huì),。那些曾經(jīng)參與空間站任務(wù)再生式環(huán)控生保關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的科研人員，一起回顧當(dāng)初的奮斗時(shí)光,，展望中國(guó)載人航天的美好未來(lái),。

“好比用沖刺的速度跑完一場(chǎng)馬拉松”

和熟悉的同事們?cè)俅蚊鎸?duì)面坐在一起，中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心環(huán)控生保室二氧化碳去除子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人張勇平感慨頗深,。過(guò)去那些一起奮斗的時(shí)刻,，滿(mǎn)滿(mǎn)當(dāng)當(dāng)充斥著他的記憶。忙碌,，將時(shí)間無(wú)限拉長(zhǎng),。回憶起產(chǎn)品研發(fā)的那段日子,，張勇平覺(jué)得“那時(shí)候的每一天都在全力奔跑”,。

從論證設(shè)計(jì)到完成初樣產(chǎn)品設(shè)計(jì)，他們只用了3年,。3年,，環(huán)控生保科研團(tuán)隊(duì)以過(guò)硬的攻關(guān)能力,，創(chuàng)造了環(huán)控生保技術(shù)發(fā)展的“中國(guó)速度”,。

用環(huán)控生保室主任卞強(qiáng)的話(huà)說(shuō)，“我們團(tuán)隊(duì)的工作狀態(tài),，好比用沖刺的速度跑完一場(chǎng)馬拉松”,。

2020年初，新冠肺炎疫情來(lái)勢(shì)洶洶,。環(huán)控生?？蒲袌F(tuán)隊(duì)接到通知，要在短期內(nèi)完成產(chǎn)品正樣交付任務(wù),。

那年春節(jié),，許多人都是在辦公室里度過(guò)的。他們和家人急急忙忙吃頓年夜飯,，又火速投入到工作中,。

這是一場(chǎng)接力賽。

水處理子系統(tǒng)總裝集成負(fù)責(zé)人熊濤加入團(tuán)隊(duì)后,，經(jīng)過(guò)兩年歷練挑起大梁,，擔(dān)任負(fù)責(zé)人。微量有害氣體去除子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人周?chē)?guó)棟是個(gè)90后,，25歲就成為最年輕的子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人,。二氧化碳去除子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人張勇平在正樣產(chǎn)品交付任務(wù)中連續(xù)工作了一個(gè)月。完成主體工作后,，他因身體原因不得不暫停工作,。隨后，剛?cè)肼殯](méi)多久的白攀峰,，在總體負(fù)責(zé)人楊潤(rùn)澤的幫帶下,，及時(shí)頂上空缺，完成后續(xù)任務(wù),。

研究員李英斌記得,，在空間站任務(wù)啟動(dòng)時(shí)，他們5個(gè)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人集中到一起,，封閉辦公十多天,，沒(méi)日沒(méi)夜研究討論，終于按節(jié)點(diǎn)拿出了一套總體方案,。

如今,，看著航天員在中國(guó)空間站里自由呼吸、舒適生活,，他們的心里滿(mǎn)是成就感和自豪感,。回憶起那段艱難的日子,，曾經(jīng)的技術(shù)負(fù)責(zé)人尹永利說(shuō)：“那時(shí)我們只有一個(gè)信念,，就是讓航天員在天上安全舒適地工作和生活,。我們做到了！”

讓資源在太空“生生不息”

2020年5月5日,，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭在文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射成功,，拉開(kāi)了中國(guó)空間站在軌建造階段飛行任務(wù)的序幕。

再生式環(huán)控生保是空間站關(guān)鍵技術(shù)之一,。2005年,，在國(guó)家863計(jì)劃支持下，環(huán)控生保室已經(jīng)開(kāi)展了基礎(chǔ)研究等工作,。2008年,，再生式環(huán)控生保通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)立項(xiàng)論證評(píng)審。

這十幾年來(lái),，環(huán)控生?？蒲袌F(tuán)隊(duì)?wèi){借著一股不服輸?shù)膭蓬^兒，艱難起步,、論證研制,，攻克了大容量電解等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，為空間站建造打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。

在以往的載人飛行任務(wù)中,，環(huán)控生保使用的是非再生技術(shù)，也就是航天員在太空生存所需的氧氣和水都從地面攜帶,。隨著空間站任務(wù)一步步推進(jìn),，航天員在太空駐留的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，僅依靠地面攜帶已無(wú)法滿(mǎn)足要求,，環(huán)控生保技術(shù)必須要從非再生走向再生,。

再生式環(huán)控生保系統(tǒng)，顧名思義,，就是實(shí)現(xiàn)水等消耗性資源的循環(huán)利用,，保障航天員在軌長(zhǎng)期駐留。這個(gè)系統(tǒng)可以收集航天員揮發(fā)的水分,、排放的尿液,，還有呼出的二氧化碳，然后把這些收集到的水汽,、水和二氧化碳還原成航天員可在軌利用的氧氣和水,。

再生式環(huán)控生保系統(tǒng)包括電解制氧、飲水收集與處理,、尿處理,、二氧化碳以及微量有害氣體去除等子系統(tǒng)。其中,，水氣分離是不少子系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中都要面對(duì)的共同難題,。

“微重力條件下,，水氣處于混合狀態(tài)?！彪娊庵蒲鯃F(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人解釋說(shuō),，要在太空中進(jìn)行電解制氧，將水電解成氧氣和氫氣后,，還需要通過(guò)膜分離技術(shù)將氣體與液體分離。

合適的膜材料并不好找,。電解制氧團(tuán)隊(duì)一次次調(diào)研試驗(yàn),，可研制出的膜材料重量和壽命仍不符合指標(biāo)要求。后來(lái),，他們通過(guò)請(qǐng)教行業(yè)內(nèi)資深專(zhuān)家,，研究前沿論文，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了新型膜結(jié)構(gòu),。研制過(guò)程中,，他們一次次碰壁，又一次次突破難關(guān),。最終,，研制出的膜材料，壽命比最初提升了10倍,，重量也下降到了最初的1/4,。

如今，在中國(guó)空間站天和核心艙內(nèi),，由電解水產(chǎn)生的氧氣,，解決了航天員呼吸問(wèn)題，大大降低了物資補(bǔ)給成本,。這只是再生生保技術(shù)在空間站的運(yùn)用之一,。

“一年來(lái)，我們研制的尿處理和冷凝水收集裝置成功轉(zhuǎn)化了2600多公斤的水,，為兩艘貨運(yùn)飛船節(jié)省了將近一半的上行重量,。”子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人丁平自豪地說(shuō),，“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。有了完整的再生系統(tǒng),，發(fā)射重量大大減少,，每年能節(jié)約上行物資6噸左右?！?/span>

天上運(yùn)行每一秒,，地面牽動(dòng)無(wú)數(shù)心

4月29日,，天和核心艙已在軌運(yùn)行滿(mǎn)一年。這意味著,，環(huán)控生保系統(tǒng)也運(yùn)行了一周年,。

一年，365天,，8760小時(shí),，525600分鐘……屏幕上，代表著環(huán)控生保系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的數(shù)字不斷跳動(dòng)著,。每分每秒,，都牽動(dòng)著環(huán)控生保科研人員的心,。

“國(guó)際空間站20年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,，環(huán)控生保系統(tǒng)在軌故障率達(dá)到平均每年22起左右?！北鍙?qiáng)介紹說(shuō),，中國(guó)空間站環(huán)控生保系統(tǒng)也面臨著同樣的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。為了保證航天員安全,，團(tuán)隊(duì)工作人員在各階段全方位排查故障,，還進(jìn)行了高強(qiáng)度、多批次試驗(yàn),，確保產(chǎn)品不帶任何隱患上天,。

動(dòng)態(tài)水氣分離器是尿處理子系統(tǒng)的核心部件。在進(jìn)行正樣產(chǎn)品交付前,，設(shè)計(jì)師鄧明君像往常一樣進(jìn)行產(chǎn)品性能測(cè)試,。電機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)后，面板顯示一切正常,。鄧明君并沒(méi)因此就放松警惕,。突然，他發(fā)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行噪聲似乎有點(diǎn)異常,。

鄧明君將耳朵湊近電機(jī)仔細(xì)傾聽(tīng),。經(jīng)歷了近千次試驗(yàn)，他對(duì)電機(jī)發(fā)出的噪聲再熟悉不過(guò),。以往的電機(jī)噪聲平穩(wěn)而細(xì)膩,，而這次的噪聲似乎有一絲“瑕疵”。他將手輕輕放在電機(jī)上,，隱約感覺(jué)到了異常振動(dòng),。

沒(méi)有猶豫，鄧明君果斷停止試驗(yàn),。上報(bào)項(xiàng)目組領(lǐng)導(dǎo)決策后,，他們將電機(jī)送回廠家進(jìn)行拆解,，成功排除了故障。

返修,、再測(cè)試,、再驗(yàn)收。環(huán)控生保室的研究人員已經(jīng)習(xí)慣了排除一個(gè)個(gè)故障,、解決一個(gè)個(gè)難題,。

神舟十二號(hào)航天員湯洪波曾在環(huán)控生保室參與了一年研制工作。湯洪波說(shuō)：“環(huán)控生保人是我們飛天時(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)控生保產(chǎn)品，通話(huà)最多的也是和環(huán)控生保專(zhuān)家們探討產(chǎn)品和技術(shù),，有他們?cè)?，我們才可以安心飛行、放心工作和生活,?！?/span>

雖然再生系統(tǒng)在空間站順利運(yùn)行，但這個(gè)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)遠(yuǎn)沒(méi)結(jié)束,。天上運(yùn)行一天,，地面就需要保障一天。

“從受領(lǐng)任務(wù)那天起,，大家就揪著一顆心,，或許要到再生系統(tǒng)進(jìn)入空間站穩(wěn)定運(yùn)行15年后，這顆懸著的心才能稍稍放下,?！睆堄缕缴钣懈杏|地說(shuō)。

如今,，環(huán)控生保室不僅在再生式環(huán)控生保技術(shù)上取得突破,，也在同步開(kāi)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(lái)航天員駐留月球,、飛向火星，我們的產(chǎn)品一定能為航天員提供更好的保障,，太空家園一定會(huì)充滿(mǎn)生機(jī)活力,。”談到未來(lái)的環(huán)控生保,，大家充滿(mǎn)期待,，也充滿(mǎn)了信心,。

上圖：科研人員正在進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試。孫 偉攝