“太空之家”里面有什么

隨著航天員成功進(jìn)入天和核心艙，在他們的“太空之家”有哪些高科技儀器設(shè)備保證生活和工作的舒適和便利？記者了解到，這里不僅有“太空按摩儀”，還有“太空冰箱”、超級(jí)“凈水器”、“太空體重秤”，這些儀器設(shè)備共同為航天員打造了舒適健康的“太空之家”。

“太空按摩儀”——地面醫(yī)生隨時(shí)調(diào)強(qiáng)度

天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射圓滿成功，中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“航天科工”)所屬航天三江紅峰公司研制的神經(jīng)肌肉刺激儀搭載天舟貨運(yùn)飛船出征。本次搭載的是神經(jīng)肌肉刺激儀主機(jī)、刺激電纜和通信電纜，以“太空快遞”的形式隨天舟上行，在后續(xù)任務(wù)中，航天員適時(shí)從“太空快遞包裹”中取出產(chǎn)品隨身使用。

據(jù)了解，神經(jīng)肌肉刺激儀是“太空醫(yī)院”系列產(chǎn)品之一，相當(dāng)于“太空按摩儀”。該產(chǎn)品主要用于對(duì)航天員進(jìn)行電脈沖刺激，協(xié)助航天員進(jìn)行肌肉疲勞恢復(fù)和肌肉力量訓(xùn)練，防止長(zhǎng)期飛行試驗(yàn)造成肌肉萎縮。當(dāng)需要鍛煉時(shí)，航天員取出神經(jīng)肌肉刺激儀，將刺激電極片分別貼在指定刺激部位，連接產(chǎn)品電纜，打開(kāi)電源就可以自行選擇鍛煉模式，開(kāi)始“太空按摩”。

據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)不斷對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)迭代。此次還在神經(jīng)肌肉刺激儀上增加了處方在線升級(jí)功能，航天員通過(guò)天地鏈路將按摩刺激效果及時(shí)反饋至地面，地面醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行診斷和相應(yīng)調(diào)整后，將優(yōu)化后的處方通過(guò)信道傳輸至產(chǎn)品中供航天員使用。

“太空冰箱”——隔熱隔氣耐刺穿

在本次發(fā)射任務(wù)中，航天科工三院306所研制的“太空冰箱”材料——真空絕熱板產(chǎn)品，再次獲得應(yīng)用，為中國(guó)的空間站建設(shè)添磚加瓦。

在天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船運(yùn)送的物資中，某些關(guān)鍵的醫(yī)療檢測(cè)和保障物資需要存儲(chǔ)在“低溫鎖柜”中，就像人們使用的冰箱。然而，盡管功能上都是隔熱保溫，但天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船上的“太空冰箱”對(duì)隔熱保溫材料的要求更高，保溫效果要出眾，還必須足夠輕，在滿足基礎(chǔ)功能的前提下實(shí)現(xiàn)最大的空間利用效率。

為此，306所技術(shù)團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間就想到了氣凝膠——世界上熱導(dǎo)率最低也是密度最小的固體材料。他們從氣凝膠材料隔熱機(jī)理出發(fā)，通過(guò)特殊工藝將現(xiàn)有的氣凝膠材料“真空化”，制備成真空絕熱板。經(jīng)驗(yàn)證，這種板材的熱導(dǎo)率降低至原有氣凝膠材料的一半，既滿足熱導(dǎo)率指標(biāo)要求，還具備優(yōu)異的隔氣性和耐刺穿性。

據(jù)了解，這個(gè)“太空冰箱”首次應(yīng)用在天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船中，而此次天舟二號(hào)用到的是單片尺寸更大的升級(jí)版。目前，306所已經(jīng)開(kāi)發(fā)了十幾個(gè)牌號(hào)的氣凝膠產(chǎn)品，不僅滿足多型國(guó)防武器裝備研制需求，也先后應(yīng)用于長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭、天舟系列貨運(yùn)飛船、天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器、嫦娥四號(hào)登月探測(cè)器等重大任務(wù)。

超級(jí)“凈水器”——從“尿”中取“水”

隨著航天員進(jìn)駐，太空中的超級(jí)“凈水器”——航天科工二院206所研制的環(huán)控生保尿處理子系統(tǒng)及電解水凈化器，也將開(kāi)始啟動(dòng)。

據(jù)了解，尿處理子系統(tǒng)是空間站環(huán)控生保分系統(tǒng)的重要組成部分，作為空間站內(nèi)水資源循環(huán)利用的重要環(huán)節(jié)，是載人空間站任務(wù)實(shí)現(xiàn)航天員長(zhǎng)期在軌駐留的標(biāo)志性關(guān)鍵產(chǎn)品之一，對(duì)于空間站建造與運(yùn)營(yíng)具有重要支撐作用。

尿處理子系統(tǒng)采用蒸汽壓縮蒸餾技術(shù)將預(yù)處理后的尿液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸餾，收集到的水蒸氣冷凝后形成蒸餾水，然后將蒸餾水輸出給水處理子系統(tǒng)進(jìn)行深度凈化處理，從而把尿液中的水分提取利用，實(shí)現(xiàn)了空間站水資源的循環(huán)利用，同時(shí)減輕了貨運(yùn)飛船的載荷負(fù)擔(dān)，大大降低空間站的運(yùn)營(yíng)成本。

206所空間機(jī)電技術(shù)研究室主任崔廣志介紹，經(jīng)過(guò)水處理子系統(tǒng)凈化后的再生水，超出國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以滿足在空間站中長(zhǎng)期駐留的航天員清潔、制氧等用途。

該項(xiàng)技術(shù)先后突破了氣液兩相流輸送與分離、無(wú)潤(rùn)滑旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封、尿液鈣結(jié)晶與沉淀、蒸餾廢氣處理等十余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從“尿”中取“水”，填補(bǔ)多項(xiàng)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。

“空間站尿液處理技術(shù)是國(guó)際公認(rèn)的技術(shù)難題，也是我國(guó)空間站建造的關(guān)鍵技術(shù)之一。”該系統(tǒng)負(fù)責(zé)人206所科技委副總師李建冬介紹，尿處理子系統(tǒng)工作于微重力環(huán)境下，添加了預(yù)處理劑的尿液，具有強(qiáng)酸性、強(qiáng)腐蝕性與易結(jié)晶沉淀的特點(diǎn)，對(duì)于系統(tǒng)的機(jī)電運(yùn)動(dòng)部件長(zhǎng)期可靠運(yùn)行是極大的挑戰(zhàn)。面對(duì)空間站產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命、高可靠性要求，團(tuán)隊(duì)綜合考慮“機(jī)、電、氣、液、熱”等多方面因素，開(kāi)展新技術(shù)、新材料、新工藝的摸索與試驗(yàn)驗(yàn)證，確保實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命、高可靠性指標(biāo)要求。

“太空體重秤”——精準(zhǔn)測(cè)量航天員的體重

航天員在太空失重環(huán)境下，如何測(cè)量其體重的變化？在天和核心艙里，就有一款“太空體重秤”——航天科工所屬航天三江險(xiǎn)峰公司研制的質(zhì)量測(cè)量?jī)x，它可以在微重力環(huán)境中精準(zhǔn)測(cè)量航天員的體重，也可以測(cè)量食品包、尿袋和冷凝水箱等。它的成功使用，意味著中國(guó)成為繼美國(guó)和俄羅斯之后第三個(gè)能在太空中測(cè)體重的國(guó)家。

據(jù)了解，在2012年發(fā)射的神舟九號(hào)飛船上，三名航天員曾利用這個(gè)質(zhì)量測(cè)量?jī)x順利進(jìn)行了人體、食品包、尿袋和冷凝水箱等各種測(cè)試，測(cè)量精度很高。在2013年發(fā)射的神舟十號(hào)飛船上，航天員王亞平還在太空課堂上對(duì)質(zhì)測(cè)儀的工作原理和工作流程向觀眾們進(jìn)行了講解、展示。

目前，天和核心艙里的質(zhì)量測(cè)量?jī)x是2015年開(kāi)始研制的第二代儀器。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從測(cè)試穩(wěn)定性、浪涌電流抑制、軟件算法優(yōu)化、工效學(xué)設(shè)計(jì)等方面入手，提高了其剛度和強(qiáng)度，優(yōu)化了電纜布局、改進(jìn)電路和電磁兼容設(shè)計(jì)、做好靜電防護(hù)、加強(qiáng)多余物和微生物控制、進(jìn)行元器件降額，使這款質(zhì)量測(cè)量?jī)x精度顯著提高，測(cè)量結(jié)果也較上一代質(zhì)測(cè)儀提高3～4倍，產(chǎn)品達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，并獲得4項(xiàng)專利。（記者 詹媛)

責(zé)任編輯：王鳳一