天和核心艙環控生保系統在軌穩定運行滿一年

2022年4月29日，天和核心艙已環繞地球在軌道運行滿一年。這一年，天和核心艙保障了神舟十二號乘組、神舟十三號乘組長期駐留，支持開展了出艙活動、機械臂轉位貨運飛船以及手控遙操作等多項專項任務。而在核心艙內部，直接保障航天員在軌生命安全的環控生保系統穩定運行，實現了由“補給式”向“再生式”的重大跨越。

時值一周年，中國航天員科研訓練中心環控生保室主任卞強難掩心中的興奮，他說：“這一年，環控生保系統保障了6名航天員在軌安全和生活，取得成績很多、受到肯定很多，但是壓力和責任也很大，經歷了很多個驚心動魄的不眠之夜。”

以往，航天員在太空生存所需的氧氣和水都從地面攜帶。如今，空間站內航天員在軌時長超過3個月，僅靠地面補給已不能滿足任務需要。為航天員長期在軌工作提供環境保障、生命保障和應急保障等功能的空間站環控生保技術必須從非再生走向再生。

環控生保系統就是在一個密閉狹小的空間站艙內制造一個類似地球環境的可循環系統，通過收集航天員的汗液和呼出的水汽，凈化為可供飲用的再生水，尿液也能收集處理為可飲用的純凈水。與此同時，電解制氧系統利用循環水電解制氧;艙內收集起來的二氧化碳和電解水產生的氫氣反應，再次獲得水，提高物資使用的閉環度。

原理“簡約”，但如何從技術到工程突破是一項世界性難題。無論是電解制氧、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。太空中的這套裝置，沒有現成產品，國際上也沒有經驗可以借鑒，各研制團隊須根據自身產品特點自主研發。

環控生保研制團隊不斷走訪國內的大學與科研院所，與權威專家研究探討。水氣分離裝置的研制從設計、研發、測試到正樣花費近十年的時間，尤其是產品測試的時間要按照空間站任務指標的1.5倍余量進行考核，不能放過任何蛛絲馬跡。經過數千次試驗，不斷改進材料和結構，直到滿足壽命、可靠性和穩定性等要求。

如今，在空間站天和核心艙內，環控再生生保技術的應用大大降低了物資補給成本。整個再生生保系統實現了氧氣資源100%再生，水資源80%再生。據介紹，有了完整的再生系統，發射重量大大減少，運營補給成本降低了70%，每年節省上行物資6噸多。

再生之難，難在生生不息。天上運行一天，地面就保障一天，甚至航天員忙碌完休息了，環控生保系統也不能停止運行。

航天員湯洪波曾經在環控生保室參與研制工作一年，對環控人有著特殊的感情。“環控人是我們飛天時的生命守護者，在飛行的90多天時間里，操作最多、關注最多、維護最多的就是環控產品，通話最多的也是和環控人探討產品與技術，有他們在，我們才可以安心飛行、放心工作和生活。”

當前，環控生保室不僅在再生式生保技術上取得突破、得到驗證，也在同步開展受控生態環控生保技術的積累和研究，并成功實施了“綠航星際”4人180天受控生態生保系統集成試驗。

“未來，航天員駐留月球、飛向火星，我們的產品一定會保障好航天員的生命安全，太空家園一定會充滿生機活力。”談到未來的環控生保，環控生保室的人員充滿信心！