“太空之家”裡都有什麼?

隨著太空人成功進入天和核心艙,在他們的“太空之家”有哪些高科技儀器設備保證生活和工作的舒適和便利?據悉,這裡不僅有“太空按摩儀”,還有“太空冰箱”、超級“淨水器”、“太空體重秤”,這些儀器設備共同為太空人打造了舒適健康的“太空之家”。

“太空之家”裡都有什麼?

“太空按摩儀”—— 地面醫生隨時調強度
天舟二號貨運飛船發射圓滿成功,中國航太科工集團有限公司(以下簡稱“航太科工”)所屬航太三江紅峰公司研製的神經肌肉刺激儀搭載天舟貨運飛船出征。本次搭載的是神經肌肉刺激儀主機、刺激電纜和通信電纜,以“太空快遞”的形式隨天舟上行,在後續任務中,太空人適時從“太空快遞包裹”中取出產品隨身使用。

據了解,神經肌肉刺激儀是“太空醫院”系列產品之一,相當於“太空按摩儀”。該產品主要用於對太空人進行電脈衝刺激,協助太空人進行肌肉疲勞恢復和肌肉力量訓練,防止長期飛行試驗造成肌肉萎縮。當需要鍛煉時,太空人取出神經肌肉刺激儀,將刺激電極片分別貼在指定刺激部位,連接產品電纜,打開電源就可以自行選擇鍛煉模式,開始“太空按摩”。

該團隊不斷對產品進行優化升級迭代。此次還在神經肌肉刺激儀上增加了處方線上升級功能,太空人通過天地鏈路將按摩刺激效果及時回饋至地面,地面醫護人員進行診斷和相應調整後,將優化後的處方通過通道傳輸至產品中供太空人使用。

“太空冰箱”——隔熱隔氣耐刺穿
在本次發射任務中,航太科工三院306所研製的“太空冰箱”材料真空絕熱板產品,再次獲得應用,為中國的空間站建設添磚加瓦。

在天舟二號貨運飛船運送的物資中,某些關鍵的醫療檢測和保障物資需要存儲在“低溫鎖櫃”中,就像人們使用的冰箱。然而,儘管功能上都是隔熱保溫,但天舟二號貨運飛船上的“太空冰箱”對隔熱保溫材料的要求更高,保溫效果要出眾,還必須足夠輕,在滿足基礎功能的前提下實現最大的空間利用效率。

為此,306所技術團隊第一時間就想到了氣凝膠世界上熱導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理出發,通過特殊工藝將現有的氣凝膠材料“真空化”,製備成真空絕熱板。經驗證,這種板材的熱導率降低至原有氣凝膠材料的一半,既滿足熱導率指標要求,還具備優異的隔氣性和耐刺穿性。

據了解,這個“太空冰箱”首次應用在天舟一號貨運飛船中,而此次天舟二號用到的是單片尺寸更大的升級版。目前,306所已經開發了10幾個牌號的氣凝膠產品,不僅滿足多型國防武器裝備研製需求,也先後應用於長征五號運載火箭、天舟系列貨運飛船、天問一號火星探測器、嫦娥四號登月探測器等重大任務。

超級“淨水器”——從“尿”中取“水”
隨著太空人進駐,太空中的超級“淨水器”航太科工二院206所研製的環控生保尿處理子系統及電解水淨化器,也將開始啟動。

據了解,尿處理子系統是空間站環控生保分系統的重要組成部分,作為空間站內水資源循環利用的重要環節,是載人空間站任務實現太空人長期在軌駐留的標誌性關鍵產品之一,對於空間站建造與運營具有重要支撐作用。

尿處理子系統採用蒸汽壓縮蒸餾技術將預處理後的尿液進行旋轉蒸餾,收集到的水蒸氣冷凝後形成蒸餾水,然後將蒸餾水輸出給水處理子系統進行深度淨化處理,從而把尿液中的水份提取利用,實現了空間站水資源的循環利用,同時減輕了貨運飛船的載荷負擔,大大降低空間站的運營成本。

206所空間機電技術研究室主任崔廣志介紹,經過水處理子系統淨化後的再生水,超出中國相關標準要求,可以滿足在空間站中長期駐留的太空人清潔、製氧等用途。

該項技術先後突破了氣液兩相流輸送與分離、無潤滑旋轉動密封、尿液鈣結晶與沉澱、蒸餾廢氣處理等10餘項關鍵技術,實現了從“尿”中取“水”,填補多項中國內技術空白。

“空間站尿液處理技術是國際公認的技術難題,也是中國空間站建造的關鍵技術之一。”該系統負責人206所科技委副總師李建冬介紹,尿處理子系統工作於微重力環境下,添加了預處理劑的尿液,具有強酸性、強腐蝕性與易結晶沉澱的特點,對於系統的機電運動部件長期可靠運行是極大的挑戰。面對空間站產品的長壽命、高可靠性要求,團隊綜合考慮“機、電、氣、液、熱”等多方面因素,開展新技術、新材料、新工藝的摸索與試驗驗證,確保實現產品的長壽命、高可靠性指標要求。

“太空體重秤”——精準測量太空人的體重
太空人在太空失重環境下,如何測量其體重的變化?在天和核心艙裡,就有一款“太空體重秤”航太科工所屬航太三江險峰公司研製的品質測量儀,它可以在微重力環境中精準測量太空人的體重,也可以測量食品包、尿袋和冷凝水箱等。它的成功使用,意味著中國成為繼美國和俄羅斯之後第三個能在太空中測體重的國家。

據了解,在2012年發射的神舟九號飛船上,3名太空人曾利用這個品質測量儀順利進行了人體、食品包、尿袋和冷凝水箱等各種測試,測量精度很高。在2013年發射的神舟十號飛船上,太空人王亞平還在太空課堂上對質測儀的工作原理和工作流程向觀眾們進行了講解、展示。

目前,天和核心艙裡的品質測量儀是2015年開始研製的第二代儀器。項目團隊從測試穩定性、浪湧電流抑制、軟體演算法優化、工效學設計等方面入手,提高了其剛度和強度,優化了電纜佈局、改進電路和電磁相容設計、做好靜電防護、加強多餘物和微生物控制、進行元器件降額,使這款品質測量儀精度顯著提高,測量結果也較上一代質測儀提高3至4倍,產品達到了國際先進水平,並獲得4項專利◆

(據互聯網)

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