图:航天员穿好航天服准备出舱。
神舟十二号任务是中国在空间站建造阶段的首次载人飞行,验证了包括再生生保系统等大量关键新技术。在聂海胜、刘伯明、汤洪波三名航天员在空间站的60多天中,所耗用的氧气和水并不是像此前载人航天任务那样全部从地面上携带来的,是通过核心舱内环控生保系统的应用再生生命保障技术,实现在舱内氧气和水循环使用。以水资源为例,3名航天员进驻以来每天平均消耗11至12升水,通过自主研发的淨化和电解技术,闭合度可达90%以上。/大公报记者 刘凝哲北京报道
再生生保系统,是关系到中国空间站将来能不能可持续运行,是真正在轨运行下去的一个非常关键的技术。据悉“再生生保”涵盖了五个大方面,一个是电解製氧,就是从水中製氧。还有二氧化碳处理、微量有害气体的去除,尿的再生生成水,水处理等。为实现长期经济运行,中国空间站通过冷凝干燥组件收集航天员呼出的水汽,再通过淨化装置转为可供饮用的再生水,尿液也能收集处理为可饮用的纯淨水。与此同时,电解製氧系统可以利用循环水电解製氧。
除此之外,在空间站舱内可对二氧化碳进行淨化,让富集起来的二氧化碳和电解水产生的氢气反应,可以获得相当可观的水,提高物资利用的闭环度,尽可能实现空间站物资的循环使用。环控生保系统为航天员在太空环境里生存、生活和工作提供基础保障,是载人航天器的一个关键组成部分。
料在轨一年物资消耗降6吨
在密闭狭小的空间站舱内制造一个类似地球环境的可循环生命保障系统,且长时间稳定运行,难度可想而知。据报道,这个空间站任务的关键技术,由中国航天员中心环控生保室来攻克。微重力条件下,水气分离是个难题。无论是电解製氧、水处理、尿处理,还是冷凝水收集、尿液收集,都要用到水气分离装置。太空中的水气分离装置,没有现成产品。研制团队走访了国内十几家大学和科研院所,做了数千次的试验,直到装置满足寿命、可靠性和稳定性等要求。实际上,水气分离装置的研制从设计、研发、测试到正式应用,花了近10年时间。
中国航天员中心航天员系统副总设计师王春慧在接受央视访问时表示,从运行一个月的情况来看,3名航天员每天大概需要的水是11到12升,目前通过再生系统生成的可以保证有9公斤水,这样水资源的闭合度已经达到了80%,再加上二氧化碳还原所产生的水,闭合度就能够提升到90%以上。
王春慧说,如果说不采用再生生保这套系统,意味着三名航天员在轨一年需要氧气瓶83个,重量2.2吨,应急二氧化碳淨化器需要130个,重量也是2.2吨,微量有害气体的淨化也是63公斤,那么就需要3吨,水箱需要47个。合计下来,如果三个人在轨一年涉及物资就接近7.5吨。但是如果用了再生生保系统物资数量就下降到1.1吨,相当于原来的14.6%。她表示,通过在神舟十二号任务在轨验证,显示出再生生保系统的效果非常好。