實踐能力展示:太空洗衣不用愁

　　研究背景
　　
　　我國將于2011年下半年發射重達8噸的“天宮1號”空間實驗站，隨后還將相繼發射神舟8、9、10號飛船，分別與其實現對接。其中的核心艙需長期有人駐守，能與各種實驗艙、載人飛船和貨運飛船對接。人類并不滿足于在太空短暫的旅游，為了開發太空，需要建立長期生活和工作的基地。隨著航天技術的進步，在太空建立新居所的條件逐漸成熟。據透露，中國的首個空間站建成后，其核心艙可以不斷加艙。屆時，每年將往空間站發射若干個航天器。空間站可供多名航天員在其中生活、工作和巡訪，但是長期生活在太空中的宇航員換下的臟衣服，又如何清洗呢?
　　
　　研究目的
　　
　　洗衣機給我們的生活帶來不少便利，航天員在太空中也用洗衣機清洗衣物嗎?答案否定的。目前，太空中的各類載人航天器，包括國際空間站里都沒有洗衣機，因為水資源在太空中是十分寶貴的。從地球向國際空間站運水的費用十分高昂，雖然現在大量使用再生水，卻不能滿足全部需求，因此，在太空洗衣服更是件奢侈的事情。但是，空間站經常有航天員執行長期飛行任務，他們有時在太空一住就是半年，不換衣服怎么行呢?(編者：長期執行任務的航天員的替換衣服，除了升空時帶上去外，通常是用貨運飛船送上去，換下來的臟衣服再帶回來處理。)為此，我決定研制設計一種適合在空間站特殊環境中使用的新概念洗衣機。
　　
　　基本思路
　　
　　我們知道，空間站中的物體在太空中處于失重狀態，極易飄浮。因此其洗衣過程必須在密閉的系統中完成。但是太空中缺少水源，而洗衣需要用水作為載體，臟水又不能隨意排放，會污染太空環境。因此，必須把衣服上洗到水中的臟物再從水中分離出去，并且還要消毒殺菌除異味，才能使水循環重復利用。為了保證空間站中的安靜，應模擬人手柔性搓揉、擠壓的洗滌方式，盡可能減少機械噪聲。
　　還有就是空間站無法晾曬濕衣，應設計電熱烘干裝置，并回收水蒸氣。因此，太空洗衣機應采用程序自動控制技術，實現洗滌、污水處理、烘干等過程，能按需要設定程序，自動完成全部洗滌過程。
　　
　　整體方案的設計
　　
　　本項目依據空間站內的人造氣壓環境，以及缺水、失重、低噪、不能排放污水、不能晾曬濕衣等限制條件，大膽地進行創意性設計，并按照設計方案完成了模型機的研制。模型機由洗滌系統、水處理系統、氣處理系統、熱處理系統組成一個密閉的整體，以及電子程控系統、機體等主要部分構成。
　　洗滌系統：主要由橄欖形洗衣桶、洗衣桶密閉蓋和兩個膨大后的總體積與洗衣桶內腔容積相等的氣囊式橡膠洗衣球等組成，為模擬人手搓揉洗滌和水的循環使用提供條件。
　　水處理系統：主要由凈水儲水箱、毛發過濾器、污水處理器(由三級污水透析凈化器、脈沖臭氧發生器構成)、輸水管道以及控制閥門等組成，為洗滌過程中沒有污水排放和水損耗的特殊要求提供條件。
　　氣處理系統：主要由抽氣泵、充氣泵、輸氣管道、控制閥門等組成，為空間站特殊的洗滌方法和條件提供動力，以壓縮氣流傳動取代普通洗衣機的機械傳動結構的功能。
　　熱處理系統：主要由電熱器、鼓風機、熱風管道、控制閥門等組成。它的主要功能是把經過擠壓脫水的潮濕衣服，再次進行熱烘脫水。
　　電子程控系統：本模型機暫時采用數字時間繼電器，按規定的時序編程，控制氣、水、熱等系統的工作狀態，實現整個洗滌程序的自動控制。
　　
　　試驗心得
　　
　　本實驗通過氣、水、機結合，實現在封閉環境下的衣物洗滌過程，設計出了適合在空間站特殊環境中使用的洗衣機。在整個實驗過程中，讓我了解了醫學透析原理、污水處理和臭氧殺菌等理念。開拓了我的知識視野，擴展了我的科學研究思