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航天员在空间站呼出的二氧化碳和排泄物咋处置?这两个东西发挥关键

2021/6/19 16:33:13

航天员在空间站呼出的二氧化碳和排泄物咋处置?这两个东西发挥关键

6月17日,神舟十二号载人飞船发射升空,前往空间站天和核心舱。

中国空间站本着“人性化”的设计理念,让航天员在天和舱生活得更加温馨和舒适。

据介绍,空间站分别设置生活区和工作区,航天员要进行自身的健康管理,并按计划开展日常生活照料、生活锻炼等。

“人吸入的是氧气,呼出的是二氧化碳,需要进行及时处理,这样才能确保航天员生活环境的有氧状态。”航天四院42所工程中心气氧课题组负责人周渝淞介绍,42所研制的吸附药盘,是舱外航天服生保分系统中的重要部件,必须满足“药盘在使用过程中不得释放出对人体有毒有害的物质”的硬性要求。

航天员在空间站呼出的二氧化碳和排泄物咋处置?这两个东西发挥关键

航天员身着舱外航天服执行舱外任务时,该药盘能吸收航天员在航天服内代谢产生的二氧化碳,确保二氧化碳浓度在允许范围内,从而保障航天员生命安全和身体健康。

“空间站有110立方米,产品有其严格的规格和重量要求。药盘尺寸小,但吸附功能却要大;重量轻,结构强度却很高。”周渝淞告诉湖北日报全媒记者,课题组需要在有限体积和重量前提下,开展高相对表面积结构设计、抗压强度性能研究和二氧化碳吸收性能研究。

为了达到任务书中要求的高吸收效率和高强度,课题组对直径只有十几厘米、高度只有三厘米左右的药盘反复精心“布局”。

“我们从蜜蜂的蜂巢构造中得到启示,蜂巢既有较高的相对表面积,又具有较高的抗压强度,非常适用于吸收药盘的结构设计。”周渝淞说。

在初期工艺摸索阶段,材料、配方的研究进展很顺利,但在一个不足0.01平方米的药盘打300多个孔,还要保持药面平整、不掉渣,并不容易。

经过课题组反复摸索,最终设计一套数字化生产工艺,保证了药盘产品外观平滑完整,无裂纹,外形尺寸及孔位保证一致,并顺利通过安全和环境适应性验证考核。

为了攻克高效无毒配方、高强度成型工艺等关键技术,课题组经过5年克难攻关,相继成功研制低流阻、低粉尘、高强度、高吸收率的吸附药盘,给总体方提供了正样产品,为航天员顺利安全地执行舱外任务打下坚实基础。

在天和核心舱里,3名航天员有3个独立卧室和1个卫生间,这个“超豪华”的空间站,要让航天员工作、生活舒心、温馨,少不了“私密性”和便利性极强的“太空厕所”。

课题组专门研制了大便袋上盖组件,主要用于空间站航天员日常排泻物的杀菌处理。

上盖组件产品在随货运飞船上行运输直至到达空间站的过程中,会经历各种复杂的发射振动力学环境,上盖组件中的防腐剂颗粒在运输过程中会因相互间的挤压和摩擦而有少量脱落掉粉。为防止发生粉末掉落,并获得具有环境友好性的产品。围绕配方、成型工艺、密封结构设计等,课题组严格筛选材料,开展大量研究试验。

最终产品顺利通过实验室振动环境试验和模拟发射振动时的力学环境等试验,成功满足各项技术要求,让航天员在“空间家园”的太空工作和生活更加安全、卫生、舒适、温馨。

“有了它,航天员在太空生活就无后顾之忧了。”技术人员牛同锋说。

(湖北日报全媒记者 许旷 通讯员 席玲


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