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发布时间:2021-06-19 10:43:42来源:长江商报进入电子报

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  “太空之家”里面有什么

  随着航天员成功进入天和核心舱,在他们的“太空之家”有哪些高科技仪器设备保证生活和工作的舒适和便利?记者了解到,这里不仅有“太空按摩仪”,还有“太空冰箱”、超级“净水器”、“太空体重秤”,这些仪器设备共同为航天员打造了舒适健康的“太空之家”。

  “太空按摩仪”——地面医生随时调强度

  天舟二号货运飞船发射圆满成功,中国航天科工集团有限公司(以下简称“航天科工”)所属航天三江红峰公司研制的神经肌肉刺激仪搭载天舟货运飞船出征。本次搭载的是神经肌肉刺激仪主机、刺激电缆和通信电缆,以“太空快递”的形式随天舟上行,在后续任务中,航天员适时从“太空快递包裹”中取出产品随身使用。

  据了解,神经肌肉刺激仪是“太空医院”系列产品之一,相当于“太空按摩仪”。该产品主要用于对航天员进行电脉冲刺激,协助航天员进行肌肉疲劳恢复和肌肉力量训练,防止长期飞行试验造成肌肉萎缩。当需要锻炼时,航天员取出神经肌肉刺激仪,将刺激电极片分别贴在指定刺激部位,连接产品电缆,打开电源就可以自行选择锻炼模式,开始“太空按摩”。

  据了解,该团队不断对产品进行优化升级迭代。此次还在神经肌肉刺激仪上增加了处方在线升级功能,航天员通过天地链路将按摩刺激效果及时反馈至地面,地面医护人员进行诊断和相应调整后,将优化后的处方通过信道传输至产品中供航天员使用。

  “太空冰箱”——隔热隔气耐刺穿

  在本次发射任务中,航天科工三院306所研制的“太空冰箱”材料——真空绝热板产品,再次获得应用,为中国的空间站建设添砖加瓦。

  在天舟二号货运飞船运送的物资中,某些关键的医疗检测和保障物资需要存储在“低温锁柜”中,就像人们使用的冰箱。然而,尽管功能上都是隔热保温,但天舟二号货运飞船上的“太空冰箱”对隔热保温材料的要求更高,保温效果要出众,还必须足够轻,在满足基础功能的前提下实现最大的空间利用效率。

  为此,306所技术团队第一时间就想到了气凝胶——世界上热导率最低也是密度最小的固体材料。他们从气凝胶材料隔热机理出发,通过特殊工艺将现有的气凝胶材料“真空化”,制备成真空绝热板。经验证,这种板材的热导率降低至原有气凝胶材料的一半,既满足热导率指标要求,还具备优异的隔气性和耐刺穿性。

  据了解,这个“太空冰箱”首次应用在天舟一号货运飞船中,而此次天舟二号用到的是单片尺寸更大的升级版。目前,306所已经开发了十几个牌号的气凝胶产品,不仅满足多型国防武器装备研制需求,也先后应用于长征五号运载火箭、天舟系列货运飞船、天问一号火星探测器、嫦娥四号登月探测器等重大任务。

  超级“净水器”——从“尿”中取“水”

  随着航天员进驻,太空中的超级“净水器”——航天科工二院206所研制的环控生保尿处理子系统及电解水净化器,也将开始启动。

  据了解,尿处理子系统是空间站环控生保分系统的重要组成部分,作为空间站内水资源循环利用的重要环节,是载人空间站任务实现航天员长期在轨驻留的标志性关键产品之一,对于空间站建造与运营具有重要支撑作用。

  尿处理子系统采用蒸汽压缩蒸馏技术将预处理后的尿液进行旋转蒸馏,收集到的水蒸气冷凝后形成蒸馏水,然后将蒸馏水输出给水处理子系统进行深度净化处理,从而把尿液中的水分提取利用,实现了空间站水资源的循环利用,同时减轻了货运飞船的载荷负担,大大降低空间站的运营成本。

  206所空间机电技术研究室主任崔广志介绍,经过水处理子系统净化后的再生水,超出国家相关标准要求,可以满足在空间站中长期驻留的航天员清洁、制氧等用途。

  该项技术先后突破了气液两相流输送与分离、无润滑旋转动密封、尿液钙结晶与沉淀、蒸馏废气处理等十余项关键技术,实现了从“尿”中取“水”,填补多项国内技术空白。

  “空间站尿液处理技术是国际公认的技术难题,也是我国空间站建造的关键技术之一。”该系统负责人206所科技委副总师李建冬介绍,尿处理子系统工作于微重力环境下,添加了预处理剂的尿液,具有强酸性、强腐蚀性与易结晶沉淀的特点,对于系统的机电运动部件长期可靠运行是极大的挑战。面对空间站产品的长寿命、高可靠性要求,团队综合考虑“机、电、气、液、热”等多方面因素,开展新技术、新材料、新工艺的摸索与试验验证,确保实现产品的长寿命、高可靠性指标要求。

  “太空体重秤”——精准测量航天员的体重

  航天员在太空失重环境下,如何测量其体重的变化?在天和核心舱里,就有一款“太空体重秤”——航天科工所属航天三江险峰公司研制的质量测量仪,它可以在微重力环境中精准测量航天员的体重,也可以测量食品包、尿袋和冷凝水箱等。它的成功使用,意味着中国成为继美国和俄罗斯之后第三个能在太空中测体重的国家。

  据了解,在2012年发射的神舟九号飞船上,三名航天员曾利用这个质量测量仪顺利进行了人体、食品包、尿袋和冷凝水箱等各种测试,测量精度很高。在2013年发射的神舟十号飞船上,航天员王亚平还在太空课堂上对质测仪的工作原理和工作流程向观众们进行了讲解、展示。

  目前,天和核心舱里的质量测量仪是2015年开始研制的第二代仪器。项目团队从测试稳定性、浪涌电流抑制、软件算法优化、工效学设计等方面入手,提高了其刚度和强度,优化了电缆布局、改进电路和电磁兼容设计、做好静电防护、加强多余物和微生物控制、进行元器件降额,使这款质量测量仪精度显著提高,测量结果也较上一代质测仪提高3~4倍,产品达到了国际先进水平,并获得4项专利。

  (本报记者 詹媛)

【编辑:刘羡】

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