2022年10月31日15時(shí)37分，中國(guó)空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙承載著中國(guó)人向航天強(qiáng)國(guó)繼續(xù)進(jìn)發(fā)的夢(mèng)想一飛沖天。11月1日，山西晚報(bào)記者獲悉，在此次發(fā)射任務(wù)中，山西新華防化裝備研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“防化裝備研究院”）承研的排氣凈化子系統(tǒng)過(guò)濾器搭載于夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙燃燒科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜內(nèi)，將對(duì)燃燒科學(xué)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行凈化處理，有效保障實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
看似簡(jiǎn)單的“空氣凈化器”，彰顯“中國(guó)制造”在航天領(lǐng)域的雄厚實(shí)力
“本次夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙共配置有13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷機(jī)柜，航天員在燃燒科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜進(jìn)行的燃燒實(shí)驗(yàn)，會(huì)產(chǎn)生多余的水分、殘留燃料、煙氣顆粒及二氧化硫、氮氧化物、苯、甲醛、正庚烷等有害氣體。防化裝備研究院研制的排氣凈化子系統(tǒng)可以對(duì)燃燒科學(xué)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物進(jìn)行收集與凈化處理，為空間站在微重力環(huán)境下的‘玩火’實(shí)驗(yàn)提供有力凈化保障。”11月1日，山西新華防化裝備研究院有限公司單兵防護(hù)裝備研究所副所長(zhǎng)王鋼欣喜地說(shuō)，這是繼防化裝備研究院系列航天產(chǎn)品之后的又一款防護(hù)凈化類(lèi)產(chǎn)品，為我國(guó)航天事業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)。
看似簡(jiǎn)單的“空氣凈化器”，不僅凝結(jié)了研發(fā)人員的智慧和汗水，更彰顯了“中國(guó)制造”在航天領(lǐng)域的雄厚實(shí)力。2019年5月，防化裝備研究院個(gè)體防護(hù)技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)接到中科院熱物流研究所微重力環(huán)境下“排氣凈化子系統(tǒng)”科研項(xiàng)目，要求對(duì)在太空燃燒實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的固廢進(jìn)行吸收處理。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)立即開(kāi)啟緊張有序的科研工作，在一次次精密的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)存在燃燒產(chǎn)物種類(lèi)多、廢棄物雜等不利因素，隨即采取抽絲剝繭的方法，對(duì)燃燒物質(zhì)按固體、液體、氣體進(jìn)行分類(lèi)，逐項(xiàng)研究燃燒后所能產(chǎn)生的廢棄物種類(lèi)，最終歸納出十幾種典型代表廢氣及有毒有害顆粒物。
“找到了凈化對(duì)象，但新的難題又?jǐn)[在了研發(fā)人員面前。如果對(duì)每種有害氣體都做定向去除，那將需要做十幾種凈化器，不僅增加制造成本，還為燃燒實(shí)驗(yàn)柜帶來(lái)極大的重量負(fù)擔(dān)。”王鋼說(shuō)，針對(duì)該問(wèn)題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)秉承著“世上無(wú)難事，只要肯登攀”的必勝信念，充分發(fā)揮軍用濾毒材料浸漬技術(shù)與多重金屬配伍技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)出可對(duì)所產(chǎn)生廢氣進(jìn)行綜合防護(hù)的過(guò)濾材料，將十幾種凈化器縮減為兩個(gè)凈化器，相繼進(jìn)行了正弦振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)等力學(xué)試驗(yàn)，通過(guò)了力學(xué)試驗(yàn)后的防護(hù)性能和多余物檢測(cè)等項(xiàng)目，2021年10月完成項(xiàng)目鑒定。2022年10月31日，排氣凈化子系統(tǒng)過(guò)濾器隨夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射成功，順利入駐空間站。
28載勇毅前行 逐夢(mèng)太空無(wú)止境
在新中國(guó)逐夢(mèng)太空的征途中，防化裝備研究院從未缺席。自1994年10月2日，原國(guó)防科工委航天醫(yī)學(xué)工程研究所委托研制載人航天用除臭罐起，便開(kāi)啟了孜孜不倦的航天探索之旅。2003年10月15日，“中國(guó)飛天第一人”楊利偉乘坐“神舟五號(hào)”飛船首次進(jìn)入太空，也標(biāo)志著防化裝備研究院研制的凈化產(chǎn)品正式邁入航天空氣凈化領(lǐng)域，之后該型凈化產(chǎn)品隨著我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展不斷迭代升級(jí)，持續(xù)為神舟系列載人飛船提供凈化裝置。
2006年，研制出應(yīng)用于“天宮系列”的某型大型除臭罐；2010年，研制出“神舟系列”載人飛船用保護(hù)航天員頭面部和呼吸道防護(hù)的防毒面具；2016年，空間站核心艙用的專(zhuān)用凈化裝置問(wèn)世；2020年，“天舟系列”貨運(yùn)飛船用的半面罩防毒面具成功研制；2021年，又開(kāi)發(fā)出實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ內(nèi)用的排氣凈化子系統(tǒng)……至此，防化裝備研究院研制出的航天凈化產(chǎn)品逐漸覆蓋到整個(gè)空間站內(nèi)，為航天員能在軌呼吸提供了有力的生活保障。
“最早的航天凈化產(chǎn)品，只能對(duì)氨氣、硫化氫、甲硫醇、苯酚等典型氣體進(jìn)行防護(hù)，對(duì)一些小分子氣體或非常用氣體無(wú)法滿(mǎn)足防護(hù)要求?！蓖蹁撜f(shuō)，面對(duì)航天產(chǎn)品發(fā)射一克的重量成本相當(dāng)于一克的黃金價(jià)格的苛刻要求，防化裝備研究院對(duì)各種凈化材料開(kāi)展了多項(xiàng)廣譜防護(hù)技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)出可滿(mǎn)足空間站環(huán)境使用的高效廣譜防護(hù)材料，提高了使用壽命。開(kāi)發(fā)出可對(duì)氨氣、硫化氫、甲醇、乙醛、丙酮、甲苯、甲醛、二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿等綜合防護(hù)的功能性材料，拓展了使用范圍。
作為我國(guó)專(zhuān)業(yè)的防護(hù)器材生產(chǎn)企業(yè)，防化裝備研究院研發(fā)生產(chǎn)的航天凈化產(chǎn)品已陪伴中國(guó)航天事業(yè)走過(guò)了28年。防化裝備研究院將以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，深化科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，在我國(guó)加快建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的新征程中貢獻(xiàn)新的力量！逐夢(mèng)蒼穹，永遠(yuǎn)在路上！
山西晚報(bào)記者 程潔 通訊員 霍天天
相關(guān)
空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與空間站組合體在軌完成交會(huì)對(duì)接
據(jù)新華社電 據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射入軌后，于北京時(shí)間2022年11月1日4時(shí)27分，成功對(duì)接于天和核心艙前向端口，整個(gè)交會(huì)對(duì)接過(guò)程歷時(shí)約13小時(shí)。
后續(xù)，將按計(jì)劃實(shí)施夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將與天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體。
原子鐘、太陽(yáng)翼……
探訪夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙背后的“硬科技”
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射入軌后，于11月1日成功對(duì)接于天和核心艙前向端口。后續(xù)，將按計(jì)劃實(shí)施夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙將與天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體。本次發(fā)射的夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙背后有哪些“硬科技”？
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)安裝有空間科學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的超冷原子物理實(shí)驗(yàn)柜、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜等7個(gè)方面的8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜。其中，高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜是空間站中最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)柜。
中科院國(guó)家授時(shí)中心主任、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)指揮張首剛介紹，高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)艙內(nèi)不同特性原子鐘組合，將建成世界上在軌運(yùn)行的精度最高的空間時(shí)間頻率系統(tǒng)。該系統(tǒng)產(chǎn)生的高精度時(shí)間頻率信號(hào)，利用安置于艙外的微波和激光時(shí)間頻率傳遞載荷向地面和空間一定范圍傳遞高精度時(shí)間頻率信號(hào)。
作為空間站科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之一，高精度時(shí)頻系統(tǒng)研制目標(biāo)是為相關(guān)精密測(cè)量物理提供研究平臺(tái)，為相關(guān)工程技術(shù)應(yīng)用提供高精度時(shí)頻信號(hào)。
據(jù)悉，該系統(tǒng)主要由地面測(cè)試評(píng)估和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)以及空間載荷部分組成。其中，空間載荷部分主要包括主動(dòng)型氫原子鐘等11個(gè)子系統(tǒng)。主動(dòng)型氫原子鐘是高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的核心載荷,為空間時(shí)間頻率系統(tǒng)提供基礎(chǔ)時(shí)間頻率信號(hào)，同時(shí)為小型化的主動(dòng)型氫原子鐘在衛(wèi)星平臺(tái)上的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
為了滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)氫鐘體積重量的要求，中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所氫鐘團(tuán)隊(duì)對(duì)整機(jī)進(jìn)行了全面優(yōu)化改進(jìn)，一系列技術(shù)問(wèn)題迎刃而解。
“我們會(huì)留個(gè)預(yù)計(jì)量，在預(yù)計(jì)的時(shí)間內(nèi)，觀測(cè)指標(biāo)的狀況。”中國(guó)航天科工集團(tuán)二院203所設(shè)計(jì)師鐵中說(shuō)，這期間，大家滿(mǎn)腦子都是鐘，不停調(diào)試、測(cè)試，整個(gè)過(guò)程循環(huán)往復(fù)。大家都憋著一股勁，一定要啃下這塊“硬骨頭”。
此外，中國(guó)空間站上搭載的天文、地理、生物、醫(yī)學(xué)等各類(lèi)科學(xué)儀器將陸續(xù)工作，航天員的日常生活也離不開(kāi)能源，傳統(tǒng)的剛性、半剛性太陽(yáng)電池翼因其體積、重量、功率等因素限制無(wú)法滿(mǎn)足需求，而柔性翼體積小、展開(kāi)面積大、功率重量比高，收攏后厚度只有18厘米，與一部手機(jī)長(zhǎng)度相當(dāng)，僅為剛性太陽(yáng)翼的八分之一。值得注意的是，作為一種全新的太陽(yáng)電池翼，柔性翼具有的系統(tǒng)組成、展開(kāi)原理、技術(shù)難點(diǎn)等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽(yáng)翼大相徑庭。
傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽(yáng)翼都是一次展開(kāi)，而大型柔性太陽(yáng)電池翼則在全世界范圍內(nèi)首創(chuàng)“二次展開(kāi)”技術(shù)，這是為了確保交會(huì)對(duì)接這一關(guān)鍵動(dòng)作的絕對(duì)安全。
以夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的太陽(yáng)電池翼為例，交會(huì)對(duì)接過(guò)程中，如果太陽(yáng)電池翼完全展開(kāi)，就如同兩只手各持一面巨大的帆。即便是微小的抖動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)艙的速度、相對(duì)位置和飛行姿態(tài)的控制精度嚴(yán)重下降，控制難度指數(shù)級(jí)增加。
為此，中國(guó)航天科技集團(tuán)八院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)突破了“二次展開(kāi)”的關(guān)鍵技術(shù)，在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射后的獨(dú)立飛行階段，柔性太陽(yáng)電池翼先展開(kāi)了一部分電池板以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)艙能量需求，降低飛行控制難度，圓滿(mǎn)完成交會(huì)對(duì)接。對(duì)接完成后，再全面展開(kāi)，建立完整的能源系統(tǒng)。
據(jù)新華社
（責(zé)任編輯：梁艷）
晉公網(wǎng)安備 14090202000008號(hào) 
