我们一直关心的神舟二十号乘组何时返回,中国载人航天工程办公室终于有了消息,神舟二十号航天员乘组的返回任务正在有序推进,预计不久就会有结果。
当前,神舟二十号+神舟二十一号6名航天员,在空间站里面已经驻留已超过12天,刷新了6名航天员在空间站连续驻留的纪录,这对整个系统的环境控制与生命保障能力提出了前所未有的考验。

在太空微重力环境中,长期驻留无法仅依赖从地面携带的氧气和水资源,必须依靠再生式环境控制与生命保障系统。这套系统不仅负责氧气的循环再生,还需实时去除并还原二氧化碳、清除各类微量有害气体,以维持舱内安全宜居的大气环境。

航天员呼吸过程会持续消耗氧气并产生二氧化碳。如果舱内二氧化碳浓度积累过高,可能引发头痛、嗜睡甚至呼吸困难,严重时会导致中毒或窒息。
此外,空间站内已检测出多达72种微量有害气体,包括醇、醛、酮和烷烃等有机物,来源覆盖人体代谢、设备挥发以及科学实验等。尽管单一气体浓度极低,但长期共存累积,仍可能对航天员的呼吸系统、神经系统或器官功能造成潜在威胁,因此必须通过专用设备进行有效过滤与清除。
值得注意的是,二氧化碳在空间站中不仅是代废产物,也具有重要的资源价值。通过催化反应,捕获的二氧化碳可以与氢气反应,生成水和甲烷。

水再经过电解,就能重新制备出氧气和氢气,从而实现氧气与水的部分闭合循环。以六名航天员每日最低饮水需求3升计算,12天累计需水量至少为216升。
目前航天员的供水主要来自两部分:一是货运飞船运送的柔性水囊,二是站内废水再生系统。后者由冷凝水收集、尿处理与水净化三个子系统组成,基本实现了空间站水资源的完全再生利用。
其中,尿液处理是环境控制与生命保障系统中技术难度最高的环节之一。尿液中含有一百多种有机物和无机物,而在微重力条件下,由于流体静压力消失,液体的定向流动与相分离变得极为复杂。
中国空间站采用了目前最先进的蒸气压缩蒸馏技术处理尿液。该技术自2012年起由航天科工二院206所承担研制,团队历经十年攻关,先后突破了低压旋转蒸馏、气液两相流输送与分离、无润滑旋转动密封、尿液钙结晶与沉淀及废气处理等十余项关键技术,实现了从尿液中回收水分的突破,填补了国内多项技术空白。

具体来说,天和核心舱的尿处理子系统首先对预处理后的尿液进行旋转蒸馏,收集产生的水蒸气,冷凝后形成蒸馏水,再输送至水处理子系统进行深度净化,从而将尿液中的水分重新提取为可用水。该系统能够从6升尿液中提取出5升蒸馏水,最大产水速率达到每小时2.5升,有效保障了航天员的日常饮水需求,同时大幅减轻了货运飞船的上行载荷负担,显著降低了空间站的长期运营成本。
尽管从心理感受上可能令人不太适应,但经过该系统处理得到的水,其纯净度实际上超过地球上的绝大多数饮用水。
而从经济角度看,这项技术的重要性更为突出:早在2015年,向国际空间站发射0.5公斤水的成本就高达约2.5万美元。按六人每日用水量估算,若无再生系统,仅每日供水所需的发射费用就将达到约42.5万美元,一年累计可超过1.55亿美元。水循环技术从根本上缓解了这一经济与运载压力。
针对当前六人同时在轨的新局面,中国空间站的再生式环境控制与生命保障系统设有三人与六人两种运行模式。

目前系统已切换至高负荷的六人模式,能够满足最大代谢负荷下的运行需求。此外,空间站始终保持高度应急戒备状态,具备设备故障快速排查与冗余切换能力,建立了完善的医学干预与天地后送预案,并通过不间断的天地通信链路,实现指令传输与状态监控的实时互联。
此次六人长期联合驻留,不仅是对环控生保系统支持人体代谢极限能力的一次全面检验,也是在三舱三船最大构型下验证全系统运行效能的关键测试。
而无论是神舟二十号返回,还是神舟二十二号紧急启动上天接人,神舟二十号乘组返回的时间不会太远了,无论采用何种方案,我们都是以航天员的安全为最优选择。
原文:https://www.toutiao.com/article/7571876514048885286/
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