環(huán)球聚焦：它是航天員生命的“守護(hù)傘”，構(gòu)建宜居的“太空家園”

環(huán)境控制與生命保障（簡稱“環(huán)控生保”）是任何載人航天器必備的系統(tǒng)，是實現(xiàn)載人航天必須突破的關(guān)鍵技術(shù)。從神舟飛船出征太空到中國空間站筑夢寰宇，環(huán)控生保系統(tǒng)直接保障著航天員在軌生命安全，更實現(xiàn)了由“補(bǔ)給式”向“再生式”的重大跨越。這個“以人為本”的系統(tǒng)，在空間站運(yùn)行中發(fā)揮了怎樣的作用？

(資料圖片僅供參考)

資源再生，生生不息

為了讓航天員在空間站擁有“感覺良好”的體驗，空間站的環(huán)控生保系統(tǒng)首先得具備載人不可或缺的保障條件，那就是從神舟飛船任務(wù)開始便立下汗馬功勞的環(huán)控基礎(chǔ)功能，主要包括航天員活動區(qū)的環(huán)境控制，如艙內(nèi)的供氣調(diào)壓（大氣總壓、氧含量）、通風(fēng)凈化（風(fēng)速流場、二氧化碳及各種微量有害氣體濃度、大氣潔凈度）以及溫濕度控制等，還包括生活起居必備的臥室、衛(wèi)生間、生活用水及排泄廢棄物的收集管理等生命保障功能。同時，艙內(nèi)還進(jìn)行了大量降噪優(yōu)化工作，通過加吸音罩、隔聲板、隔振器、減震墊等措施，給航天員營造了安靜舒適的良好環(huán)境。

航天員佩戴降噪無線耳機(jī)開展工作。

不僅如此，從載人航天器的發(fā)展過程來看，建造空間站，使航天員在空間站密封艙內(nèi)長期駐留，進(jìn)行各種空間科學(xué)實（試）驗活動是國際載人航天發(fā)展的共識，要達(dá)成這一目標(biāo)，最關(guān)鍵核心的技術(shù)就是物理化學(xué)再生式環(huán)控生保（簡稱“再生生保”）技術(shù)。神舟飛船和空間實驗室采用的是非再生生保技術(shù)，而為了實現(xiàn)我國空間站長期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和航天員長期駐留的目標(biāo)，讓水和氧氣等資源可以循環(huán)利用，工程開展了再生生保技術(shù)這項關(guān)鍵技術(shù)驗證，并成功投入使用。

我國空間站的再生式環(huán)控生保系統(tǒng)是在密封艙內(nèi)建立一個類似地球環(huán)境的可循環(huán)系統(tǒng)，通過冷凝干燥組件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；通過電解制氧系統(tǒng)利用循環(huán)水電解制氧；將艙內(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。當(dāng)前，該系統(tǒng)包括6個再生子系統(tǒng)，即電解制氧子系統(tǒng)、二氧化碳去除子系統(tǒng)、微量有害氣體去除子系統(tǒng)、尿處理子系統(tǒng)、水處理子系統(tǒng)和二氧化碳還原子系統(tǒng)。

空間站再生生保系統(tǒng)構(gòu)成。

在空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段歷次載人飛行任務(wù)中，再生生保系統(tǒng)通過前5個子系統(tǒng)的運(yùn)行，實現(xiàn)了空間站氧氣、水等資源的再生利用，使水資源的物質(zhì)閉合度超過了80%。神舟十四號航天員乘組進(jìn)駐空間站后，三名航天員在地面人員的配合下，完成了天舟四號上行攜帶的二氧化碳還原子系統(tǒng)的組裝和測試工作。

航天員檢查二氧化碳還原子系統(tǒng)中水箱的轉(zhuǎn)化狀態(tài)，并將水箱接到處理系統(tǒng)進(jìn)行凈化，最終生成純凈的再生水。

二氧化碳還原子系統(tǒng)能將航天員呼吸產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)一步重新利用，并作用于空間站。通過該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，空間站內(nèi)每天可多回收一公斤左右的水，使水資源的物質(zhì)閉合度提高到90%以上。也就是說，在軌航天員的飲用水已有90%以上都通過再生水產(chǎn)生，僅有不到10%由地面通過貨運(yùn)飛船上行補(bǔ)給。

環(huán)控生保系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展始終瞄準(zhǔn)物質(zhì)閉合度的進(jìn)一步提升，科研人員正在進(jìn)行新一代物化再生技術(shù)的研究，例如從尿處理系統(tǒng)產(chǎn)生的尿殘液當(dāng)中來進(jìn)一步提取水，將水分進(jìn)一步回收，提高水資源的物質(zhì)閉合度；未來還會利用新的技術(shù)，如生物再生式技術(shù)，實現(xiàn)食物再生，達(dá)到更高的環(huán)控生保技術(shù)水平，從而最大限度地實現(xiàn)空間站物資的循環(huán)使用。

航天員操作尿液處理子系統(tǒng)所需的鈣去除組件。

珠聯(lián)璧合，高效融合

再生生保系統(tǒng)保障航天員在太空健康飲水。

神舟十四號航天員乘組近期完成了問天實驗艙內(nèi)環(huán)控生保系統(tǒng)在軌組裝設(shè)備的安裝和測試工作。問天實驗艙作為天和核心艙的備份，在空間站日常運(yùn)行中配合核心艙統(tǒng)一管理與控制整個空間站的載人環(huán)境，其中就包括了再生生保功能。核心艙與問天艙兩艙對接形成組合體，達(dá)到了珠聯(lián)璧合、高效融合的效果，既能發(fā)揮“定海神針”般的雙保險作用，也為空間站未來可靠運(yùn)行打下堅實的基礎(chǔ)。

此外，問天實驗艙作為空間站的第一個實驗艙，將開展大量科學(xué)實驗，環(huán)控生保系統(tǒng)將為這些實驗添磚加瓦，提供實驗所需的真空資源保障、廢氣排放等。

問天實驗艙氣閘艙內(nèi)部。

有了環(huán)控生保系統(tǒng)這層生命“守護(hù)傘”，航天員才能在空間站開展物資搬運(yùn)、生活環(huán)境布置、空間科學(xué)實驗等一系列工作，從而打造更加合理、寬敞且舒適的“太空家園”，以適應(yīng)未來更加長期的載人空間飛行任務(wù)需要。

（來源：中國航天員科研訓(xùn)練中心）

標(biāo)簽： 二氧化碳 神舟飛船 關(guān)鍵技術(shù)