文/趙 森
十年來(lái),團(tuán)隊(duì)逢山開(kāi)路,遇水搭橋,攻克了一項(xiàng)又一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
↑空間站環(huán)控生保分系統(tǒng)尿處理子系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)在發(fā)射任務(wù)前誓師
2022 年4 月16 日上午10 時(shí)許,在空間站組合體中工作生活了183 天,刷新了中國(guó)航天員單次飛行任務(wù)太空駐留時(shí)間紀(jì)錄的神舟十三號(hào)乘組以快速返回的模式平安降落在東風(fēng)著陸場(chǎng)。神舟十三號(hào)的載譽(yù)凱旋,標(biāo)志著神舟十三號(hào)飛行任務(wù)預(yù)定的各項(xiàng)要求均已順利完成,中國(guó)空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段任務(wù)也就此圓滿(mǎn)收官。
由中國(guó)航天科工二院206 所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)206 所)研制的空間站環(huán)控生保分系統(tǒng)尿處理子系統(tǒng),其作用是從尿液中提取水,實(shí)現(xiàn)空間站內(nèi)的水資源回收與再利用。作為空間站環(huán)控生保分系統(tǒng)的重要組成部分,尿處理子系統(tǒng)是載人空間站任務(wù)實(shí)現(xiàn)航天員長(zhǎng)期在軌駐留的標(biāo)志性關(guān)鍵產(chǎn)品之一,對(duì)于我國(guó)空間站航天員在軌長(zhǎng)期駐留,提高物質(zhì)閉合度、降低資源補(bǔ)給具有重要意義,是空間站建造與運(yùn)營(yíng)的重要支撐。
尿處理子系統(tǒng)自2021 年4 月29 日升空入軌后,一直在軌穩(wěn)定運(yùn)行,產(chǎn)生的蒸餾水各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足使用要求。截至當(dāng)前,尿處理子系統(tǒng)在軌累計(jì)加電近7000 小時(shí),處理尿液近1700 升,產(chǎn)生尿蒸餾水1400 余升,尿處理子系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性得到充分驗(yàn)證,與神舟十三號(hào)載人飛船一同不斷刷新中國(guó)航天的新紀(jì)錄,展現(xiàn)了中國(guó)航天技術(shù)的新高度,為我國(guó)迄今為止時(shí)間最長(zhǎng)的一次載人飛行任務(wù)提供可靠的生命源泉??臻g站的尿處理技術(shù)是國(guó)際公認(rèn)的難題,是我國(guó)空間站建造的關(guān)鍵技術(shù)之一,在國(guó)際上鮮有相關(guān)文獻(xiàn)參考,令人意外的是,攻克這項(xiàng)世界性難題的團(tuán)隊(duì)卻是一支平均年齡只有23 歲的航天青年。
十年前,這支航天隊(duì)伍開(kāi)始追夢(mèng),他們以櫛風(fēng)沐雨的堅(jiān)韌、披荊斬棘的信念、迎難而上的勇氣,歷經(jīng)無(wú)數(shù)個(gè)熬過(guò)的夜、打過(guò)的故障報(bào)告、吃過(guò)的泡面、睡過(guò)的行軍床,終于讓夢(mèng)想照進(jìn)了現(xiàn)實(shí)————成功研制星辰之上的中國(guó)超級(jí)“凈化器”,讓中國(guó)的航天員長(zhǎng)期駐留太空成為可能。他們驕傲于在建黨百年的偉大時(shí)刻,邁出了星辰大海的“長(zhǎng)征”第一步,向逝去的青春交上一份滿(mǎn)意的“答卷”。
空間站天和核心艙,是中國(guó)空間站夢(mèng)想的新起點(diǎn),更是黨中央作出實(shí)施載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略之一。要想長(zhǎng)期駐留在空間站,若解決不了“生命之源”————水的問(wèn)題,中國(guó)人自己的太空實(shí)驗(yàn)室將無(wú)從談起!時(shí)間回到2012 年,也是206 所進(jìn)入空間領(lǐng)域的元年,那時(shí)空間站尚有十余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于空白。憑借著突出的研發(fā)能力和齊全的地面設(shè)備專(zhuān)業(yè),206 所在空間站環(huán)控生保系統(tǒng)尿處理子系統(tǒng)研制任務(wù)競(jìng)標(biāo)中勝出,在茫茫星河開(kāi)啟屬于自己的“長(zhǎng)征”。
項(xiàng)目主管副所長(zhǎng)白鵬英說(shuō):“腳踏實(shí)地,我們秉承著做強(qiáng)地面裝備研究所的初心,將空間領(lǐng)域作為206 所轉(zhuǎn)型升級(jí)的一個(gè)重要拓展領(lǐng)域,仰望星空,我們渴望新征程?!币磺卸家獜牧汩_(kāi)始!面對(duì)空間產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命、高可靠性,以及機(jī)、電、氣、液、熱等多方面技術(shù)挑戰(zhàn),團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)十年的技術(shù)攻堅(jiān),漫長(zhǎng)而艱難的十年成就了這支敢拼能贏的團(tuán)隊(duì),這個(gè)團(tuán)隊(duì)也成就了星辰之上的中國(guó)超級(jí)“凈化器”。
“空間站尿液處理技術(shù)是國(guó)際公認(rèn)的技術(shù)難題,也是我國(guó)空間站建造的關(guān)鍵技術(shù)之一,由于技術(shù)封鎖,基本找不到可參考的技術(shù)資料?!?06 所科技委副總師李建冬說(shuō)。
團(tuán)隊(duì)在自力更生的道路上遇到了許多難題,首當(dāng)其沖的就是高速旋轉(zhuǎn)帶來(lái)高壓密封的難題。當(dāng)時(shí),沒(méi)有能解決抗腐蝕的方案,針對(duì)這一技術(shù)難題,作為子系統(tǒng)的帶頭人,李建冬帶著團(tuán)隊(duì)用了近八個(gè)月的時(shí)間,開(kāi)發(fā)了適用于微重力環(huán)境下技術(shù)方案,樣機(jī)就制作做了七八套,從原型機(jī)到工程產(chǎn)品,做了數(shù)百輪試驗(yàn),終于解決了密封難題。
從項(xiàng)目成功競(jìng)標(biāo)到如今,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了從零到一的突破,見(jiàn)證了尿處理子系統(tǒng)從原理樣機(jī)到正式產(chǎn)品的艱難蛻變。項(xiàng)目推動(dòng)的關(guān)鍵時(shí)刻,干練果斷的他總能迅速做出正確決策;重大攻關(guān)的焦灼時(shí)刻,沉著睿智的他總能明確指出前進(jìn)方向;進(jìn)度緊張的重壓之下,經(jīng)驗(yàn)豐富的他總能統(tǒng)籌調(diào)動(dòng)各方資源。他是技術(shù)攻關(guān)的引路人,是項(xiàng)目研制的掌舵者,更是團(tuán)隊(duì)成長(zhǎng)的導(dǎo)師。
↑空間站環(huán)控生保分系統(tǒng)尿處理子系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)在對(duì)產(chǎn)品零部件進(jìn)行測(cè)試
所有為了項(xiàng)目熬過(guò)的夜、打過(guò)的故障報(bào)告、吃過(guò)的泡面、睡過(guò)的行軍床都會(huì)變成人生中值得銘記的歲月……
作為一名從項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)成功一直堅(jiān)持到今天的老“環(huán)控人”,崔廣志是大家眼中實(shí)實(shí)在在的“技術(shù)控”。遇到困難他總是沖到前面,鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)里的年輕人“遇事別慌、別怕,辦法總比問(wèn)題多”,給大家吃上一顆定心丸。
2013 年,產(chǎn)品研發(fā)碰到了介質(zhì)結(jié)晶造成堵塞閥門(mén)和管路的問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題在傳統(tǒng)的地面設(shè)備中不會(huì)出現(xiàn),借鑒成熟經(jīng)驗(yàn)這條路行不通,正當(dāng)大家陷入焦灼情緒時(shí),他決定從基礎(chǔ)理論入手,深入研究了相關(guān)技術(shù)原理,經(jīng)歷了數(shù)十次的試驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證,析出材料就選了11 種。
在2013 年到2017 年的四年時(shí)間里,他與大家每天都泡在試驗(yàn)室研究基礎(chǔ)理論,終于找到了解決方案。面對(duì)新冠肺炎疫情的沖擊,崔廣志重新規(guī)劃了各項(xiàng)任務(wù),帶著團(tuán)隊(duì)首先復(fù)工返崗,最終抗住了疫情的沖擊,沒(méi)有耽誤任何進(jìn)度。
目前,尿處理子系統(tǒng)10 ~12 小時(shí)即可處理完3 天收集的尿液,這樣的成績(jī)來(lái)之不易。在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)時(shí),型號(hào)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)工作,解決尿處理技術(shù)難題,尿液中鈣結(jié)晶沉淀問(wèn)題就是其中之一。
在失重環(huán)境下,人體的鈣流失會(huì)加重,尿液中的鈣超過(guò)溶解度就會(huì)析出結(jié)晶,堵塞換熱器、閥門(mén)、過(guò)濾器等產(chǎn)品,這對(duì)以蒸餾濃縮為原理的系統(tǒng)是致命的,為了抑制尿處理系統(tǒng)中的鈣結(jié)晶,型號(hào)團(tuán)隊(duì)機(jī)智攻關(guān),多方請(qǐng)教作技術(shù)交流,由于添加預(yù)處理劑的尿液具有強(qiáng)酸性、高腐蝕性,采用的物理過(guò)濾的方法效果不是太理想。最終,型號(hào)團(tuán)隊(duì)從鍋爐水軟化中得到靈感,在上海復(fù)旦大學(xué)和天津南開(kāi)大學(xué)材料專(zhuān)家們的指導(dǎo)下,選擇了兩種去除鈣的材料,經(jīng)過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比后擇優(yōu)選用,如今空間站的尿處理系統(tǒng)夠從6 升尿液中提取出5 升蒸餾水,濃縮的尿殘液依舊不會(huì)形成鈣結(jié)晶沉淀。
“搞科研不可能一帆風(fēng)順?!贝迯V志說(shuō),十年來(lái),團(tuán)隊(duì)逢山開(kāi)路,遇水搭橋,攻克了一個(gè)又一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)?!靶挠兴?,方能行遠(yuǎn),學(xué)有所悟,而后篤行”,正是團(tuán)隊(duì)堅(jiān)定信心,不斷學(xué)習(xí),不斷領(lǐng)悟,才能不斷戰(zhàn)勝困難。路漫漫其修遠(yuǎn)兮,常有新人來(lái)接續(xù)。正是不斷有年輕人加入隊(duì)伍,使得團(tuán)隊(duì)始終保持著朝氣蓬勃的氛圍最終完成了這項(xiàng) “長(zhǎng)跑”。
尿處理系統(tǒng)研制貫徹了航天系統(tǒng)工程思維,在研制過(guò)程中不強(qiáng)求系統(tǒng)單項(xiàng)指標(biāo)與單機(jī)產(chǎn)品的性能,而是優(yōu)化各單機(jī)、組件與系統(tǒng)的匹配性,使其系統(tǒng)最優(yōu)化,發(fā)揮系統(tǒng)的效能。尿處理子系統(tǒng)需要在軌運(yùn)行10 年以上,因此在研制之初就按照產(chǎn)品的壽命與可靠性指標(biāo),劃分了在軌可更換單元,用于航天員在軌維修更換。需要更換的消耗品由貨運(yùn)飛船定期補(bǔ)給,崔廣志介紹:“就像汽車(chē)維護(hù)保養(yǎng)一樣,按行駛公里數(shù)更換機(jī)油、濾芯,蓄電池、輪胎等。”
2015 年加入團(tuán)隊(duì)的“80 后”小伙梁迎彬,如今已經(jīng)成長(zhǎng)為團(tuán)隊(duì)的骨干。懷著對(duì)航天事業(yè)的滿(mǎn)腔熱情,他一步一個(gè)腳印地解決了水處理子系統(tǒng)總裝集成、旋轉(zhuǎn)部件磨損腐蝕和高可靠斷接等難題,大大提高了產(chǎn)品的維修性和壽命。長(zhǎng)時(shí)間的加班讓他顧不上剛出生的娃,只能讓愛(ài)人與娃回老家生活。
2020 年6 月,航天員中心實(shí)施封閉式管理,正在那里值班的張玉翔原地留守進(jìn)行試驗(yàn),每天做完十多個(gè)小時(shí)的試驗(yàn)后,只能睡在實(shí)驗(yàn)室的行軍床上,常吃的多是泡面,這一留就是一個(gè)多月,卻從未聽(tīng)到他的一句抱怨。令設(shè)計(jì)師韓玉明難忘的是,在航天員科研訓(xùn)練中心進(jìn)行預(yù)模擬試驗(yàn)的50 多天。他與張玉翔等幾位同事輪班守在監(jiān)控室里觀測(cè)尿處理子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn),每一班十幾個(gè)小時(shí),值班結(jié)束后,還要把這數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析。
↑空間站環(huán)控尿處理子系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)
尿處理子系統(tǒng)涉及大量消耗性材料,為了充分摸底產(chǎn)品穿透點(diǎn)必須開(kāi)展地面等比試驗(yàn),2018 年加入團(tuán)隊(duì)的唯一一名女性成員————李曉丹,歷時(shí)13 個(gè)月,與闞純磊、詹德立幾位同事處理了3 萬(wàn)余升樣水,每天要多次配置水樣、采樣、檢測(cè)、分析和記錄,他們從長(zhǎng)達(dá)幾百頁(yè)的數(shù)據(jù)中成功發(fā)現(xiàn)了規(guī)律,為產(chǎn)品在軌更換周期提供了重要依據(jù)和參考。
2021 年初,發(fā)射任務(wù)前夕,系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵時(shí)期恰好與春節(jié)假期撞到了一起。此時(shí),團(tuán)隊(duì)成員分布在海南發(fā)射場(chǎng)、天津AIT 和北京航天員訓(xùn)練中心等地,分成三條任務(wù)線同時(shí)開(kāi)展工作,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、檢驗(yàn)等任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏都會(huì)導(dǎo)致載人發(fā)射任務(wù)的拖期,任務(wù)形勢(shì)極為嚴(yán)峻、人手十分緊缺,為了保證試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行,團(tuán)隊(duì)成員一致放棄了回家與親人團(tuán)圓的機(jī)會(huì),除夕之夜大家選擇了堅(jiān)守崗位。最終,在大家的共同努力下,試驗(yàn)進(jìn)度如期推進(jìn),幾個(gè)晝夜不停地加班后,產(chǎn)品正樣件如期交付總體,疲憊的他們卻格外開(kāi)心。似乎,所有為了項(xiàng)目熬過(guò)的夜、打過(guò)的故障報(bào)告、吃過(guò)的泡面、睡過(guò)的行軍床都會(huì)變成人生中值得銘記的歲月……
何言乾坤漫途遙,代有人才問(wèn)九霄。時(shí)間回到十年前,我國(guó)正式啟動(dòng)空間站項(xiàng)目,環(huán)控生保技術(shù)被列為空間站十四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一,彼時(shí)國(guó)內(nèi)研究剛剛起步,以尿處理為代表的多項(xiàng)關(guān)鍵子技術(shù)研究尚處于空白,206所空間站環(huán)控生保團(tuán)隊(duì)蹣跚起步,奮起追夢(mèng)。十年過(guò)去了,如今,已無(wú)從在團(tuán)隊(duì)身上找到當(dāng)年的青澀與稚嫩,留下的是206 所人櫛風(fēng)沐雨后的堅(jiān)韌、披荊斬棘的信念與迎難而上的勇氣,在星辰大海的“長(zhǎng)征”路上,他們?cè)俅纹鸷剑?/p>