北京時間2022年5月10日,，伴隨著一聲“點火”,，天舟四號貨運飛船搭乘長征七號遙五運載火箭飛向中國空間站，拉開了又一次中國載人航天飛行任務(wù)的序幕,。

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

對于保障航天員在軌生命安全的環(huán)控生?？蒲腥藛T來說，安全是他們研制和運營產(chǎn)品的底線,。在天和核心艙發(fā)射成功一周年之際,，中國航天員科研訓(xùn)練中心環(huán)控生保室舉行了一場別開生面的座談會。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(dāng)初的奮斗時光,，展望中國載人航天的美好未來。

“好比用沖刺的速度跑完一場馬拉松”

和熟悉的同事們再次面對面坐在一起,，中國航天員科研訓(xùn)練中心環(huán)控生保室二氧化碳去除子系統(tǒng)負責(zé)人張勇平感慨頗深,。過去那些一起奮斗的時刻，滿滿當(dāng)當(dāng)充斥著他的記憶,。忙碌,，將時間無限拉長?；貞浧甬a(chǎn)品研發(fā)的那段日子,，張勇平覺得“那時候的每一天都在全力奔跑”。

從論證設(shè)計到完成初樣產(chǎn)品設(shè)計，他們只用了3年,。3年,，環(huán)控生保科研團隊以過硬的攻關(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說，“我們團隊的工作狀態(tài),，好比用沖刺的速度跑完一場馬拉松”,。

2020年初，新冠肺炎疫情來勢洶洶,。環(huán)控生?？蒲袌F隊接到通知，要在短期內(nèi)完成產(chǎn)品正樣交付任務(wù),。

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

這是一場接力賽。

水處理子系統(tǒng)總裝集成負責(zé)人熊濤加入團隊后,，經(jīng)過兩年歷練挑起大梁,，擔(dān)任負責(zé)人。微量有害氣體去除子系統(tǒng)負責(zé)人周國棟是個90后,，25歲就成為最年輕的子系統(tǒng)負責(zé)人,。二氧化碳去除子系統(tǒng)負責(zé)人張勇平在正樣產(chǎn)品交付任務(wù)中連續(xù)工作了一個月。完成主體工作后,，他因身體原因不得不暫停工作,。隨后，剛?cè)肼殯]多久的白攀峰,，在總體負責(zé)人楊潤澤的幫帶下,，及時頂上空缺，完成后續(xù)任務(wù),。

研究員李英斌記得,，在空間站任務(wù)啟動時，他們5個子系統(tǒng)負責(zé)人集中到一起,，封閉辦公十多天,，沒日沒夜研究討論，終于按節(jié)點拿出了一套總體方案,。

如今,，看著航天員在中國空間站里自由呼吸,、舒適生活，他們的心里滿是成就感和自豪感,?；貞浧鹉嵌纹D難的日子，曾經(jīng)的技術(shù)負責(zé)人尹永利說：“那時我們只有一個信念,，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,，長征五號B運載火箭在文昌航天發(fā)射場發(fā)射成功,，拉開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)開展了基礎(chǔ)研究等工作,。2008年，再生式環(huán)控生保通過關(guān)鍵技術(shù)立項論證評審,。

這十幾年來,，環(huán)控生保科研團隊憑借著一股不服輸?shù)膭蓬^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,，為空間站建造打下了堅實基礎(chǔ),。

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,。隨著空間站任務(wù)一步步推進，航天員在太空駐留的時間越來越長,，僅依靠地面攜帶已無法滿足要求,，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(tǒng),，顧名思義,，就是實現(xiàn)水等消耗性資源的循環(huán)利用，保障航天員在軌長期駐留,。這個系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)。其中,，水氣分離是不少子系統(tǒng)研發(fā)過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(zé)人解釋說,，要在太空中進行電解制氧，將水電解成氧氣和氫氣后,，還需要通過膜分離技術(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(diào)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，他們通過請教行業(yè)內(nèi)資深專家,，研究前沿論文,，創(chuàng)新性地設(shè)計了新型膜結(jié)構(gòu)。研制過程中,，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(nèi)，由電解水產(chǎn)生的氧氣,，解決了航天員呼吸問題,，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,，我們研制的尿處理和冷凝水收集裝置成功轉(zhuǎn)化了2600多公斤的水，為兩艘貨運飛船節(jié)省了將近一半的上行重量,。”子系統(tǒng)負責(zé)人丁平自豪地說,，“整個再生生保系統(tǒng)實現(xiàn)了氧氣資源100％再生，水資源80％再生,。有了完整的再生系統(tǒng),，發(fā)射重量大大減少,，每年能節(jié)約上行物資6噸左右。”

天上運行每一秒,，地面牽動無數(shù)心

4月29日,，天和核心艙已在軌運行滿一年。這意味著,，環(huán)控生保系統(tǒng)也運行了一周年,。

一年，365天,，8760小時,，525600分鐘……屏幕上，代表著環(huán)控生保系統(tǒng)運行時間的數(shù)字不斷跳動著,。每分每秒,，都牽動著環(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(tǒng)在軌故障率達到平均每年22起左右。”卞強介紹說,，中國空間站環(huán)控生保系統(tǒng)也面臨著同樣的風(fēng)險和挑戰(zhàn),。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,，還進行了高強度、多批次試驗,，確保產(chǎn)品不帶任何隱患上天,。

動態(tài)水氣分離器是尿處理子系統(tǒng)的核心部件。在進行正樣產(chǎn)品交付前,，設(shè)計師鄧明君像往常一樣進行產(chǎn)品性能測試,。電機通電運轉(zhuǎn)后，面板顯示一切正常,。鄧明君并沒因此就放松警惕,。突然，他發(fā)現(xiàn)電機運行噪聲似乎有點異常,。

鄧明君將耳朵湊近電機仔細傾聽,。經(jīng)歷了近千次試驗，他對電機發(fā)出的噪聲再熟悉不過,。以往的電機噪聲平穩(wěn)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,，隱約感覺到了異常振動,。

沒有猶豫,，鄧明君果斷停止試驗。上報項目組領(lǐng)導(dǎo)決策后,，他們將電機送回廠家進行拆解,，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(xí)慣了排除一個個故障,、解決一個個難題,。

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：“環(huán)控生保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(guān)注最多,、維護最多的就是環(huán)控生保產(chǎn)品,，通話最多的也是和環(huán)控生保專家們探討產(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(tǒng)在空間站順利運行,，但這個團隊的任務(wù)遠沒結(jié)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,，大家就揪著一顆心，或許要到再生系統(tǒng)進入空間站穩(wěn)定運行15年后,，這顆懸著的心才能稍稍放下,。”張勇平深有感觸地說。

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,，也在同步開展受控生態(tài)環(huán)控生保技術(shù)的積累和研究，并成功實施了“綠航星際”4人180天受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成試驗,。

“未來航天員駐留月球,、飛向火星，我們的產(chǎn)品一定能為航天員提供更好的保障,，太空家園一定會充滿生機活力,。”談到未來的環(huán)控生保，大家充滿期待,，也充滿了信心,。

上圖：科研人員正在進行產(chǎn)品測試,。孫　偉攝