隨著航天員成功進(jìn)入天和核心艙，在他們的“太空之家”有哪些高科技儀器設(shè)備保證生活和工作的舒適和便利？記者了解到，這里不僅有“太空按摩儀”，還有“太空冰箱”、超級“凈水器”、“太空體重秤”，這些儀器設(shè)備共同為航天員打造了舒適健康的“太空之家”。
“太空按摩儀”——地面醫(yī)生隨時調(diào)強(qiáng)度
天舟二號貨運飛船發(fā)射圓滿成功，中國航天科工集團(tuán)有限公司（以下簡稱“航天科工”）所屬航天三江紅峰公司研制的神經(jīng)肌肉刺激儀搭載天舟貨運飛船出征。本次搭載的是神經(jīng)肌肉刺激儀主機(jī)、刺激電纜和通信電纜，以“太空快遞”的形式隨天舟上行，在后續(xù)任務(wù)中，航天員適時從“太空快遞包裹”中取出產(chǎn)品隨身使用。
據(jù)了解，神經(jīng)肌肉刺激儀是“太空醫(yī)院”系列產(chǎn)品之一，相當(dāng)于“太空按摩儀”。該產(chǎn)品主要用于對航天員進(jìn)行電脈沖刺激，協(xié)助航天員進(jìn)行肌肉疲勞恢復(fù)和肌肉力量訓(xùn)練，防止長期飛行試驗造成肌肉萎縮。當(dāng)需要鍛煉時，航天員取出神經(jīng)肌肉刺激儀，將刺激電極片分別貼在指定刺激部位，連接產(chǎn)品電纜，打開電源就可以自行選擇鍛煉模式，開始“太空按摩”。
據(jù)了解，該團(tuán)隊不斷對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化升級迭代。此次還在神經(jīng)肌肉刺激儀上增加了處方在線升級功能，航天員通過天地鏈路將按摩刺激效果及時反饋至地面，地面醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行診斷和相應(yīng)調(diào)整后,將優(yōu)化后的處方通過信道傳輸至產(chǎn)品中供航天員使用。
“太空冰箱”——隔熱隔氣耐刺穿
在本次發(fā)射任務(wù)中，航天科工三院306所研制的“太空冰箱”材料——真空絕熱板產(chǎn)品，再次獲得應(yīng)用，為中國的空間站建設(shè)添磚加瓦。
在天舟二號貨運飛船運送的物資中，某些關(guān)鍵的醫(yī)療檢測和保障物資需要存儲在“低溫鎖柜”中，就像人們使用的冰箱。然而，盡管功能上都是隔熱保溫，但天舟二號貨運飛船上的“太空冰箱”對隔熱保溫材料的要求更高，保溫效果要出眾，還必須足夠輕，在滿足基礎(chǔ)功能的前提下實現(xiàn)最大的空間利用效率。
為此，306所技術(shù)團(tuán)隊第一時間就想到了氣凝膠——世界上熱導(dǎo)率最低也是密度最小的固體材料。他們從氣凝膠材料隔熱機(jī)理出發(fā)，通過特殊工藝將現(xiàn)有的氣凝膠材料“真空化”，制備成真空絕熱板。經(jīng)驗證，這種板材的熱導(dǎo)率降低至原有氣凝膠材料的一半，既滿足熱導(dǎo)率指標(biāo)要求，還具備優(yōu)異的隔氣性和耐刺穿性。
據(jù)了解，這個“太空冰箱”首次應(yīng)用在天舟一號貨運飛船中，而此次天舟二號用到的是單片尺寸更大的升級版。目前，306所已經(jīng)開發(fā)了十幾個牌號的氣凝膠產(chǎn)品，不僅滿足多型國防武器裝備研制需求，也先后應(yīng)用于長征五號運載火箭、天舟系列貨運飛船、天問一號火星探測器、嫦娥四號登月探測器等重大任務(wù)。
超級“凈水器”——從“尿”中取“水”
隨著航天員進(jìn)駐，太空中的超級“凈水器”——航天科工二院206所研制的環(huán)控生保尿處理子系統(tǒng)及電解水凈化器，也將開始啟動。
據(jù)了解，尿處理子系統(tǒng)是空間站環(huán)控生保分系統(tǒng)的重要組成部分，作為空間站內(nèi)水資源循環(huán)利用的重要環(huán)節(jié)，是載人空間站任務(wù)實現(xiàn)航天員長期在軌駐留的標(biāo)志性關(guān)鍵產(chǎn)品之一，對于空間站建造與運營具有重要支撐作用。
尿處理子系統(tǒng)采用蒸汽壓縮蒸餾技術(shù)將預(yù)處理后的尿液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸餾，收集到的水蒸氣冷凝后形成蒸餾水，然后將蒸餾水輸出給水處理子系統(tǒng)進(jìn)行深度凈化處理，從而把尿液中的水分提取利用，實現(xiàn)了空間站水資源的循環(huán)利用，同時減輕了貨運飛船的載荷負(fù)擔(dān)，大大降低空間站的運營成本。
206所空間機(jī)電技術(shù)研究室主任崔廣志介紹，經(jīng)過水處理子系統(tǒng)凈化后的再生水，超出國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以滿足在空間站中長期駐留的航天員清潔、制氧等用途。
該項技術(shù)先后突破了氣液兩相流輸送與分離、無潤滑旋轉(zhuǎn)動密封、尿液鈣結(jié)晶與沉淀、蒸餾廢氣處理等十余項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了從“尿”中取“水”，填補(bǔ)多項國內(nèi)技術(shù)空白。
“空間站尿液處理技術(shù)是國際公認(rèn)的技術(shù)難題，也是我國空間站建造的關(guān)鍵技術(shù)之一。”該系統(tǒng)負(fù)責(zé)人206所科技委副總師李建冬介紹，尿處理子系統(tǒng)工作于微重力環(huán)境下，添加了預(yù)處理劑的尿液，具有強(qiáng)酸性、強(qiáng)腐蝕性與易結(jié)晶沉淀的特點，對于系統(tǒng)的機(jī)電運動部件長期可靠運行是極大的挑戰(zhàn)。面對空間站產(chǎn)品的長壽命、高可靠性要求，團(tuán)隊綜合考慮“機(jī)、電、氣、液、熱”等多方面因素，開展新技術(shù)、新材料、新工藝的摸索與試驗驗證，確保實現(xiàn)產(chǎn)品的長壽命、高可靠性指標(biāo)要求。
“太空體重秤”——精準(zhǔn)測量航天員的體重
航天員在太空失重環(huán)境下，如何測量其體重的變化？在天和核心艙里，就有一款“太空體重秤”——航天科工所屬航天三江險峰公司研制的質(zhì)量測量儀，它可以在微重力環(huán)境中精準(zhǔn)測量航天員的體重，也可以測量食品包、尿袋和冷凝水箱等。它的成功使用，意味著中國成為繼美國和俄羅斯之后第三個能在太空中測體重的國家。
據(jù)了解，在2012年發(fā)射的神舟九號飛船上，三名航天員曾利用這個質(zhì)量測量儀順利進(jìn)行了人體、食品包、尿袋和冷凝水箱等各種測試，測量精度很高。在2013年發(fā)射的神舟十號飛船上，航天員王亞平還在太空課堂上對質(zhì)測儀的工作原理和工作流程向觀眾們進(jìn)行了講解、展示。
目前，天和核心艙里的質(zhì)量測量儀是2015年開始研制的第二代儀器。項目團(tuán)隊從測試穩(wěn)定性、浪涌電流抑制、軟件算法優(yōu)化、工效學(xué)設(shè)計等方面入手，提高了其剛度和強(qiáng)度，優(yōu)化了電纜布局、改進(jìn)電路和電磁兼容設(shè)計、做好靜電防護(hù)、加強(qiáng)多余物和微生物控制、進(jìn)行元器件降額，使這款質(zhì)量測量儀精度顯著提高，測量結(jié)果也較上一代質(zhì)測儀提高3～4倍，產(chǎn)品達(dá)到了國際先進(jìn)水平，并獲得4項專利。
記者 詹媛
