北京時(shí)間2022年5月10日，伴隨著(zhù)一聲“點(diǎn)火”，天舟四號貨運飛船搭乘長(cháng)征七號遙五運載火箭飛向中國空間站，拉開(kāi)了又一次中國載人航天飛行任務(wù)的序幕。

　　從神舟五號21小時(shí)的太空之旅，到神舟十三號航天員長(cháng)達6個(gè)月的太空駐留，僅靠一次性地面補給已不能滿(mǎn)足任務(wù)需要。為航天員提供環(huán)境控制、生命保障和應急保障等功能的空間站環(huán)控生保技術(shù)，成為實(shí)現空間站在軌長(cháng)期運行的關(guān)鍵。

　　對于保障航天員在軌生命安全的環(huán)控生保科研人員來(lái)說(shuō)，安全是他們研制和運營(yíng)產(chǎn)品的底線(xiàn)。在天和核心艙發(fā)射成功一周年之際，中國航天員科研訓練中心環(huán)控生保室舉行了一場(chǎng)別開(kāi)生面的座談會(huì )。那些曾經(jīng)參與空間站任務(wù)再生式環(huán)控生保關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的科研人員，一起回顧當初的奮斗時(shí)光，展望中國載人航天的美好未來(lái)。

　　“好比用沖刺的速度跑完一場(chǎng)馬拉松”

　　和熟悉的同事們再次面對面坐在一起，中國航天員科研訓練中心環(huán)控生保室二氧化碳去除子系統負責人張勇平感慨頗深。過(guò)去那些一起奮斗的時(shí)刻，滿(mǎn)滿(mǎn)當當充斥著(zhù)他的記憶。忙碌，將時(shí)間無(wú)限拉長(cháng)。回憶起產(chǎn)品研發(fā)的那段日子，張勇平覺(jué)得“那時(shí)候的每一天都在全力奔跑”。

　　從論證設計到完成初樣產(chǎn)品設計，他們只用了3年。3年，環(huán)控生保科研團隊以過(guò)硬的攻關(guān)能力，創(chuàng )造了環(huán)控生保技術(shù)發(fā)展的“中國速度”。

　　用環(huán)控生保室主任卞強的話(huà)說(shuō)，“我們團隊的工作狀態(tài)，好比用沖刺的速度跑完一場(chǎng)馬拉松”。

　　2020年初，新冠肺炎疫情來(lái)勢洶洶。環(huán)控生保科研團隊接到通知，要在短期內完成產(chǎn)品正樣交付任務(wù)。

　　那年春節，許多人都是在辦公室里度過(guò)的。他們和家人急急忙忙吃頓年夜飯，又火速投入到工作中。

　　這是一場(chǎng)接力賽。

　　水處理子系統總裝集成負責人熊濤加入團隊后，經(jīng)過(guò)兩年歷練挑起大梁，擔任負責人。微量有害氣體去除子系統負責人周?chē)鴹澥莻€(gè)90后，25歲就成為最年輕的子系統負責人。二氧化碳去除子系統負責人張勇平在正樣產(chǎn)品交付任務(wù)中連續工作了一個(gè)月。完成主體工作后，他因身體原因不得不暫停工作。隨后，剛入職沒(méi)多久的白攀峰，在總體負責人楊潤澤的幫帶下，及時(shí)頂上空缺，完成后續任務(wù)。

　　研究員李英斌記得，在空間站任務(wù)啟動(dòng)時(shí)，他們5個(gè)子系統負責人集中到一起，封閉辦公十多天，沒(méi)日沒(méi)夜研究討論，終于按節點(diǎn)拿出了一套總體方案。

　　如今，看著(zhù)航天員在中國空間站里自由呼吸、舒適生活，他們的心里滿(mǎn)是成就感和自豪感。回憶起那段艱難的日子，曾經(jīng)的技術(shù)負責人尹永利說(shuō)：“那時(shí)我們只有一個(gè)信念，就是讓航天員在天上安全舒適地工作和生活。我們做到了！”

　　讓資源在太空“生生不息”

　　2020年5月5日，長(cháng)征五號B運載火箭在文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射成功，拉開(kāi)了中國空間站在軌建造階段飛行任務(wù)的序幕。

　　再生式環(huán)控生保是空間站關(guān)鍵技術(shù)之一。2005年，在國家863計劃支持下，環(huán)控生保室已經(jīng)開(kāi)展了基礎研究等工作。2008年，再生式環(huán)控生保通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)立項論證評審。

　　這十幾年來(lái)，環(huán)控生保科研團隊憑借著(zhù)一股不服輸的勁頭兒，艱難起步、論證研制，攻克了大容量電解等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，為空間站建造打下了堅實(shí)基礎。

　　在以往的載人飛行任務(wù)中，環(huán)控生保使用的是非再生技術(shù)，也就是航天員在太空生存所需的氧氣和水都從地面攜帶。隨著(zhù)空間站任務(wù)一步步推進(jìn)，航天員在太空駐留的時(shí)間越來(lái)越長(cháng)，僅依靠地面攜帶已無(wú)法滿(mǎn)足要求，環(huán)控生保技術(shù)必須要從非再生走向再生。

　　再生式環(huán)控生保系統，顧名思義，就是實(shí)現水等消耗性資源的循環(huán)利用，保障航天員在軌長(cháng)期駐留。這個(gè)系統可以收集航天員揮發(fā)的水分、排放的尿液，還有呼出的二氧化碳，然后把這些收集到的水汽、水和二氧化碳還原成航天員可在軌利用的氧氣和水。

　　再生式環(huán)控生保系統包括電解制氧、飲水收集與處理、尿處理、二氧化碳以及微量有害氣體去除等子系統。其中，水氣分離是不少子系統研發(fā)過(guò)程中都要面對的共同難題。

　　“微重力條件下，水氣處于混合狀態(tài)。”電解制氧團隊相關(guān)負責人解釋說(shuō)，要在太空中進(jìn)行電解制氧，將水電解成氧氣和氫氣后，還需要通過(guò)膜分離技術(shù)將氣體與液體分離。

　　合適的膜材料并不好找。電解制氧團隊一次次調研試驗，可研制出的膜材料重量和壽命仍不符合指標要求。后來(lái)，他們通過(guò)請教行業(yè)內資深專(zhuān)家，研究前沿論文，創(chuàng )新性地設計了新型膜結構。研制過(guò)程中，他們一次次碰壁，又一次次突破難關(guān)。最終，研制出的膜材料，壽命比最初提升了10倍，重量也下降到了最初的1/4。

　　如今，在中國空間站天和核心艙內，由電解水產(chǎn)生的氧氣，解決了航天員呼吸問(wèn)題，大大降低了物資補給成本。這只是再生生保技術(shù)在空間站的運用之一。

　　“一年來(lái)，我們研制的尿處理和冷凝水收集裝置成功轉化了2600多公斤的水，為兩艘貨運飛船節省了將近一半的上行重量。”子系統負責人丁平自豪地說(shuō)，“整個(gè)再生生保系統實(shí)現了氧氣資源100%再生，水資源80%再生。有了完整的再生系統，發(fā)射重量大大減少，每年能節約上行物資6噸左右。”

　　天上運行每一秒，地面牽動(dòng)無(wú)數心

　　4月29日，天和核心艙已在軌運行滿(mǎn)一年。這意味著(zhù)，環(huán)控生保系統也運行了一周年。

　　一年，365天，8760小時(shí)，525600分鐘……屏幕上，代表著(zhù)環(huán)控生保系統運行時(shí)間的數字不斷跳動(dòng)著(zhù)。每分每秒，都牽動(dòng)著(zhù)環(huán)控生保科研人員的心。

　　“國際空間站20年的運行經(jīng)驗表明，環(huán)控生保系統在軌故障率達到平均每年22起左右。”卞強介紹說(shuō)，中國空間站環(huán)控生保系統也面臨著(zhù)同樣的風(fēng)險和挑戰。為了保證航天員安全，團隊工作人員在各階段全方位排查故障，還進(jìn)行了高強度、多批次試驗，確保產(chǎn)品不帶任何隱患上天。

　　動(dòng)態(tài)水氣分離器是尿處理子系統的核心部件。在進(jìn)行正樣產(chǎn)品交付前，設計師鄧明君像往常一樣進(jìn)行產(chǎn)品性能測試。電機通電運轉后，面板顯示一切正常。鄧明君并沒(méi)因此就放松警惕。突然，他發(fā)現電機運行噪聲似乎有點(diǎn)異常。

　　鄧明君將耳朵湊近電機仔細傾聽(tīng)。經(jīng)歷了近千次試驗，他對電機發(fā)出的噪聲再熟悉不過(guò)。以往的電機噪聲平穩而細膩，而這次的噪聲似乎有一絲“瑕疵”。他將手輕輕放在電機上，隱約感覺(jué)到了異常振動(dòng)。

　　沒(méi)有猶豫，鄧明君果斷停止試驗。上報項目組領(lǐng)導決策后，他們將電機送回廠(chǎng)家進(jìn)行拆解，成功排除了故障。

　　返修、再測試、再驗收。環(huán)控生保室的研究人員已經(jīng)習慣了排除一個(gè)個(gè)故障、解決一個(gè)個(gè)難題。

　　神舟十二號航天員湯洪波曾在環(huán)控生保室參與了一年研制工作。湯洪波說(shuō)：“環(huán)控生保人是我們飛天時(shí)的生命守護者。在飛行的90多天時(shí)間里，操作最多、關(guān)注最多、維護最多的就是環(huán)控生保產(chǎn)品，通話(huà)最多的也是和環(huán)控生保專(zhuān)家們探討產(chǎn)品和技術(shù)，有他們在，我們才可以安心飛行、放心工作和生活。”

　　雖然再生系統在空間站順利運行，但這個(gè)團隊的任務(wù)遠沒(méi)結束。天上運行一天，地面就需要保障一天。

　　“從受領(lǐng)任務(wù)那天起，大家就揪著(zhù)一顆心，或許要到再生系統進(jìn)入空間站穩定運行15年后，這顆懸著(zhù)的心才能稍稍放下。”張勇平深有感觸地說(shuō)。

　　如今，環(huán)控生保室不僅在再生式環(huán)控生保技術(shù)上取得突破，也在同步開(kāi)展受控生態(tài)環(huán)控生保技術(shù)的積累和研究，并成功實(shí)施了“綠航星際”4人180天受控生態(tài)生保系統集成試驗。

　　“未來(lái)航天員駐留月球、飛向火星，我們的產(chǎn)品一定能為航天員提供更好的保障，太空家園一定會(huì )充滿(mǎn)生機活力。”談到未來(lái)的環(huán)控生保，大家充滿(mǎn)期待，也充滿(mǎn)了信心。（孫偉 占康 本報記者 安普忠 王凌碩）