電解製氧和循環淨化再用90%水

 

　　神舟十二號任務是中國在空間站建造階段的首次載人飛行，驗證了包括再生生保系統等大量關鍵新技術。在聶海勝、劉伯明、湯洪波三名航天員在空間站的60多天中，所耗用的氧氣和水並不是像此前載人航天任務那樣全部從地面上攜帶來的，是通過核心艙內環控生保系統的應用再生生命保障技術，實現在艙內氧氣和水循環使用。以水資源為例，3名航天員進駐以來每天平均消耗11至12升水，通過自主研發的淨化和電解技術，閉合度可達90%以上。

　　再生生保系統，是關係到中國空間站將來能不能可持續運行，是真正在軌運行下去的一個非常關鍵的技術。據悉「再生生保」涵蓋了五個大方面，一個是電解製氧，就是從水中製氧。還有二氧化碳處理、微量有害氣體的去除，尿的再生生成水，水處理等。為實現長期經濟運行，中國空間站通過冷凝乾燥組件收集航天員呼出的水汽，再通過淨化裝置轉為可供飲用的再生水，尿液也能收集處理為可飲用的純淨水。與此同時，電解製氧系統可以利用循環水電解製氧。

　　除此之外，在空間站艙內可對二氧化碳進行淨化，讓富集起來的二氧化碳和電解水產生的氫氣反應，可以獲得相當可觀的水，提高物資利用的閉環度，盡可能實現空間站物資的循環使用。環控生保系統為航天員在太空環境裏生存、生活和工作提供基礎保障，是載人航天器的一個關鍵組成部分。

　　在密閉狹小的空間站艙內製造一個類似地球環境的可循環生命保障系統，且長時間穩定運行，難度可想而知。據報道，這個空間站任務的關鍵技術，由中國航天員中心環控生保室來攻克。微重力條件下，水氣分離是個難題。無論是電解製氧、水處理、尿處理，還是冷凝水收集、尿液收集，都要用到水氣分離裝置。太空中的水氣分離裝置，沒有現成產品。研製團隊走訪了國內十幾家大學和科研院所，做了數千次的試驗，直到裝置滿足壽命、可靠性和穩定性等要求。實際上，水氣分離裝置的研製從設計、研發、測試到正式應用，花了近10年時間。

　　中國航天員中心航天員系統副總設計師王春慧在接受央視訪問時表示，從運行一個月的情況來看，3名航天員每天大概需要的水是11到12升，目前通過再生系統生成的可以保證有9公斤水，這樣水資源的閉合度已經達到了80%，再加上二氧化碳還原所產生的水，閉合度就能夠提升到90%以上。

　　王春慧說，如果說不採用再生生保這套系統，意味着三名航天員在軌一年需要氧氣瓶83個，重量2.2噸，應急二氧化碳淨化器需要130個，重量也是2.2噸，微量有害氣體的淨化也是63公斤，那麼就需要3噸，水箱需要47個。合計下來，如果三個人在軌一年涉及物資就接近7.5噸。但是如果用了再生生保系統物資數量就下降到1.1噸，相當於原來的14.6%。她表示，通過在神舟十二號任務在軌驗證，顯示出再生生保系統的效果非常好。

飛天戰袍 通風供氣衡溫衡濕

　　在神舟十二號任務的第二次太空出艙活動中，聶海勝、劉伯明身着中國自主研製的第二代「飛天」艙外航天服完成多項艙外任務。外形炫酷的二代「飛天」航天服重量120公斤，穿脫非常方便。據介紹，與一代飛天航天服的兩年五次使用次數相比，改進後的二代艙外服設計使用次數提高到三年十五次，每次使用時支持8小時(至少4小時生命安全)的自主艙外工作時間。

　　據介紹，重達120公斤的二代航天服，經過專業訓練5分鐘內就可以完成穿脫。準備就緒後，航天員只要從服裝背後的背包門進去、關好並鎖緊背包門就可以了。這個「大背包」可以直接向艙外航天服中提供通風、供氧、去除二氧化碳及有害氣體，還可以控制航天服的溫度、濕度等氣體環境。

　　中國航天員科研訓練中心航天服工程室主任張萬欣向媒體表示，二代艙外飛天航天服的在軌操作可達域、精細度、靈活性等方面都有所提高，例如，航天服手套的相當靈活，航天員戴着手套，最小抓握的直徑可達五毫米。

　　二代飛天航天服的頭盔也大有講究。據介紹，頭盔面窗一共有四層，金色其實是其中最外層濾光面窗鍍層的顏色，鍍有一層純黃金膜，以保證陽照區的光線強度不會對航天員眼睛造成危害。另外，艙外服頭盔上方還裝有攝像機構以及近光和遠光照明燈，當航天員處於陰影區時，可以開燈照明照常作業。