5月10日，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船順利起航，二院206研制的鈣去除組件、尿過濾器組件、潤(rùn)滑水袋組件等產(chǎn)品隨船上行，這些產(chǎn)品是空間站環(huán)控生保尿處理子系統(tǒng)的消耗品，用來保障神舟十四號(hào)航天員乘組為期半年的在軌生活。

天和核心艙升空后，被譽(yù)為技術(shù)最難、系統(tǒng)最復(fù)雜的尿處理系統(tǒng)在軌表現(xiàn)良好，截至神舟十三號(hào)航天員乘組在軌任務(wù)圓滿完成，共計(jì)處理尿液1700升，產(chǎn)生蒸餾水1400余升，為航天員在軌生活提供了必備再生水。

水在來去之間

空間站是人類在地球外建立起的一方小天地，通過飛船建立的運(yùn)輸連接十分有限，在天上生活的每樣物資都要像螞蟻搬家似的，一件件、一趟趟運(yùn)上天，人類在地外營造出與地球相似的生態(tài)環(huán)境，極盡所能把每一滴水留下。

航天員在軌時(shí)長(zhǎng)小于1個(gè)月時(shí)，水等物資的需求量相對(duì)較少，可以完全由地面提供。中國航天進(jìn)入空間站時(shí)代，將開展至少十年的在軌運(yùn)行，建立物化再生生命保障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氧氣、水和其他物質(zhì)的循環(huán)再生，能極大減少長(zhǎng)期空間活動(dòng)所需的地面補(bǔ)給。

空間站的水從哪來？貨運(yùn)飛船定期上行水囊，為航天員提供太空生存的“原始物資”。

如何用水？據(jù)測(cè)算，航天員每人每天需要飲用2.5升水，此外，空間站內(nèi)氧氣也需要通過電解水來供應(yīng)，以滿足航天員的氧氣消耗量。

如何實(shí)現(xiàn)水循環(huán)？航天員通過身體代謝將水以尿液、汗液、水蒸氣形式排出體外，這其中尿液占據(jù)絕大部分。

人體代謝出的水分，在空間站內(nèi)通過水處理和尿處理子系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理，實(shí)現(xiàn)空間站內(nèi)水資源的循環(huán)利用。目前，空間站內(nèi)水的回收率優(yōu)于95%，水利用率優(yōu)于83%，大大降低了貨運(yùn)飛船上行水的補(bǔ)給量。

“尿處理系統(tǒng)峰值功率為300瓦，比大部分家用電熱水壺的功率還低。”206所空間機(jī)電研究室崔主任介紹。

迎接未來的十年

尿處理子系統(tǒng)10~12個(gè)小時(shí)即可處理完3天收集的尿液，這樣的成績(jī)來之不易。在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)時(shí)，團(tuán)隊(duì)開展了專項(xiàng)攻關(guān)工作，解決尿處理技術(shù)難題，尿液中鈣結(jié)晶沉淀問題就是難題之一。

在失重環(huán)境下，人體的鈣流失加重，尿液中的鈣超過溶解度就會(huì)析出結(jié)晶，堵塞換熱器、閥門、過濾器等產(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，團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān)，多方請(qǐng)教。最終，他們從鍋爐水軟化中得到靈感，在上海復(fù)旦大學(xué)和天津南開大學(xué)材料專家們的指導(dǎo)下，選擇了兩種去除鈣的材料，又經(jīng)過各項(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)能夠從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。”崔主任說，再生式環(huán)控生保是206所在空間工程領(lǐng)域開辟的一條新路，十年來，團(tuán)隊(duì)逢山開路、遇水搭橋，攻克了一個(gè)又一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。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，使系統(tǒng)最優(yōu)化，發(fā)揮最大效能。

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（簡(jiǎn)稱ORU），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，崔主任介紹：“就像汽車維護(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。”

后續(xù)發(fā)射的問天實(shí)驗(yàn)艙也將配備尿處理子系統(tǒng)，空間站組合體將進(jìn)入“雙腎”時(shí)代。崔主任說：“十年磨一劍，項(xiàng)目成功時(shí)。之前遇到的挫折、經(jīng)歷的痛苦、所有的付出都是值得的。