用創(chuàng)新解碼星辰之上的中國奇跡

文/趙 森

十年來，團隊逢山開路，遇水搭橋，攻克了一項又一項關(guān)鍵技術(shù)。

↑空間站環(huán)控生保分系統(tǒng)尿處理子系統(tǒng)團隊在發(fā)射任務(wù)前誓師

2022 年4 月16 日上午10 時許，在空間站組合體中工作生活了183 天，刷新了中國航天員單次飛行任務(wù)太空駐留時間紀(jì)錄的神舟十三號乘組以快速返回的模式平安降落在東風(fēng)著陸場。神舟十三號的載譽凱旋，標(biāo)志著神舟十三號飛行任務(wù)預(yù)定的各項要求均已順利完成，中國空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段任務(wù)也就此圓滿收官。

由中國航天科工二院206 所（以下簡稱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)實現(xiàn)航天員長期在軌駐留的標(biāo)志性關(guān)鍵產(chǎn)品之一，對于我國空間站航天員在軌長期駐留，提高物質(zhì)閉合度、降低資源補給具有重要意義，是空間站建造與運營的重要支撐。

勝 利

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)定運行，產(chǎn)生的蒸餾水各項指標(biāo)均滿足使用要求。截至當(dāng)前，尿處理子系統(tǒng)在軌累計加電近7000 小時，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證，與神舟十三號載人飛船一同不斷刷新中國航天的新紀(jì)錄，展現(xiàn)了中國航天技術(shù)的新高度，為我國迄今為止時間最長的一次載人飛行任務(wù)提供可靠的生命源泉。空間站的尿處理技術(shù)是國際公認(rèn)的難題，是我國空間站建造的關(guān)鍵技術(shù)之一，在國際上鮮有相關(guān)文獻(xiàn)參考，令人意外的是，攻克這項世界性難題的團隊卻是一支平均年齡只有23 歲的航天青年。

十年前，這支航天隊伍開始追夢，他們以櫛風(fēng)沐雨的堅韌、披荊斬棘的信念、迎難而上的勇氣，歷經(jīng)無數(shù)個熬過的夜、打過的故障報告、吃過的泡面、睡過的行軍床，終于讓夢想照進(jìn)了現(xiàn)實————成功研制星辰之上的中國超級“凈化器”，讓中國的航天員長期駐留太空成為可能。他們驕傲于在建黨百年的偉大時刻，邁出了星辰大海的“長征”第一步，向逝去的青春交上一份滿意的“答卷”。

使 命

空間站天和核心艙，是中國空間站夢想的新起點，更是黨中央作出實施載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略之一。要想長期駐留在空間站，若解決不了“生命之源”————水的問題，中國人自己的太空實驗室將無從談起！時間回到2012 年，也是206 所進(jìn)入空間領(lǐng)域的元年，那時空間站尚有十余項關(guān)鍵技術(shù)在國內(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)競標(biāo)中勝出，在茫茫星河開啟屬于自己的“長征”。

項目主管副所長白鵬英說：“腳踏實地，我們秉承著做強地面裝備研究所的初心，將空間領(lǐng)域作為206 所轉(zhuǎn)型升級的一個重要拓展領(lǐng)域，仰望星空，我們渴望新征程。”一切都要從零開始！面對空間產(chǎn)品的長壽命、高可靠性，以及機、電、氣、液、熱等多方面技術(shù)挑戰(zhàn)，團隊開始了長達(dá)十年的技術(shù)攻堅，漫長而艱難的十年成就了這支敢拼能贏的團隊，這個團隊也成就了星辰之上的中國超級“凈化器”。

拓 荒

“空間站尿液處理技術(shù)是國際公認(rèn)的技術(shù)難題，也是我國空間站建造的關(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。”206 所科技委副總師李建冬說。

團隊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)帶來高壓密封的難題。當(dāng)時，沒有能解決抗腐蝕的方案，針對這一技術(shù)難題，作為子系統(tǒng)的帶頭人，李建冬帶著團隊用了近八個月的時間，開發(fā)了適用于微重力環(huán)境下技術(shù)方案，樣機就制作做了七八套，從原型機到工程產(chǎn)品，做了數(shù)百輪試驗，終于解決了密封難題。

從項目成功競標(biāo)到如今，他帶領(lǐng)團隊實現(xiàn)了從零到一的突破，見證了尿處理子系統(tǒng)從原理樣機到正式產(chǎn)品的艱難蛻變。項目推動的關(guān)鍵時刻，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)驗豐富的他總能統(tǒng)籌調(diào)動各方資源。他是技術(shù)攻關(guān)的引路人，是項目研制的掌舵者，更是團隊成長的導(dǎo)師。

↑空間站環(huán)控生保分系統(tǒng)尿處理子系統(tǒng)團隊在對產(chǎn)品零部件進(jìn)行測試

所有為了項目熬過的夜、打過的故障報告、吃過的泡面、睡過的行軍床都會變成人生中值得銘記的歲月……

堅 守

作為一名從項目競標(biāo)成功一直堅持到今天的老“環(huán)控人”，崔廣志是大家眼中實實在在的“技術(shù)控”。遇到困難他總是沖到前面，鼓勵團隊里的年輕人“遇事別慌、別怕，辦法總比問題多”，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)晶造成堵塞閥門和管路的問題，這個問題在傳統(tǒng)的地面設(shè)備中不會出現(xiàn)，借鑒成熟經(jīng)驗這條路行不通，正當(dāng)大家陷入焦灼情緒時，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)十次的試驗反復(fù)驗證，析出材料就選了11 種。

在2013 年到2017 年的四年時間里，他與大家每天都泡在試驗室研究基礎(chǔ)理論，終于找到了解決方案。面對新冠肺炎疫情的沖擊，崔廣志重新規(guī)劃了各項任務(wù)，帶著團隊首先復(fù)工返崗，最終抗住了疫情的沖擊，沒有耽誤任何進(jìn)度。

目前，尿處理子系統(tǒng)10 ～12 小時即可處理完3 天收集的尿液，這樣的成績來之不易。在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)時，型號團隊開展了專項攻關(guān)工作，解決尿處理技術(shù)難題，尿液中鈣結(jié)晶沉淀問題就是其中之一。

在失重環(huán)境下，人體的鈣流失會加重，尿液中的鈣超過溶解度就會析出結(jié)晶，堵塞換熱器、閥門、過濾器等產(chǎn)品，這對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，型號團隊機智攻關(guān)，多方請教作技術(shù)交流，由于添加預(yù)處理劑的尿液具有強酸性、高腐蝕性，采用的物理過濾的方法效果不是太理想。最終，型號團隊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，經(jīng)過各項指標(biāo)對比后擇優(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形成鈣結(jié)晶沉淀。

“搞科研不可能一帆風(fēng)順。”崔廣志說，十年來，團隊逢山開路，遇水搭橋，攻克了一個又一個關(guān)鍵技術(shù)。“心有所信，方能行遠(yuǎn)，學(xué)有所悟，而后篤行”，正是團隊堅定信心，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，常有新人來接續(xù)。正是不斷有年輕人加入隊伍，使得團隊始終保持著朝氣蓬勃的氛圍最終完成了這項 “長跑”。

尿處理系統(tǒng)研制貫徹了航天系統(tǒng)工程思維，在研制過程中不強求系統(tǒng)單項指標(biāo)與單機產(chǎn)品的性能，而是優(yōu)化各單機、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飛船定期補給，崔廣志介紹：“就像汽車維護(hù)保養(yǎng)一樣，按行駛公里數(shù)更換機油、濾芯，蓄電池、輪胎等。”

青 春

2015 年加入團隊的“80 后”小伙梁迎彬，如今已經(jīng)成長為團隊的骨干。懷著對航天事業(yè)的滿腔熱情，他一步一個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。長時間的加班讓他顧不上剛出生的娃，只能讓愛人與娃回老家生活。

2020 年6 月，航天員中心實施封閉式管理，正在那里值班的張玉翔原地留守進(jìn)行試驗，每天做完十多個小時的試驗后，只能睡在實驗室的行軍床上，常吃的多是泡面，這一留就是一個多月，卻從未聽到他的一句抱怨。令設(shè)計師韓玉明難忘的是，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)控室里觀測尿處理子系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，每一班十幾個小時，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)團隊

尿處理子系統(tǒng)涉及大量消耗性材料，為了充分摸底產(chǎn)品穿透點必須開展地面等比試驗，2018 年加入團隊的唯一一名女性成員————李曉丹，歷時13 個月，與闞純磊、詹德立幾位同事處理了3 萬余升樣水，每天要多次配置水樣、采樣、檢測、分析和記錄，他們從長達(dá)幾百頁的數(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)綜合實驗的關(guān)鍵時期恰好與春節(jié)假期撞到了一起。此時，團隊成員分布在海南發(fā)射場、天津AIT 和北京航天員訓(xùn)練中心等地，分成三條任務(wù)線同時開展工作，產(chǎn)品的設(shè)計、工藝、檢驗等任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏都會導(dǎo)致載人發(fā)射任務(wù)的拖期，任務(wù)形勢極為嚴(yán)峻、人手十分緊缺，為了保證試驗連續(xù)運行，團隊成員一致放棄了回家與親人團圓的機會，除夕之夜大家選擇了堅守崗位。最終，在大家的共同努力下，試驗進(jìn)度如期推進(jìn)，幾個晝夜不停地加班后，產(chǎn)品正樣件如期交付總體，疲憊的他們卻格外開心。似乎，所有為了項目熬過的夜、打過的故障報告、吃過的泡面、睡過的行軍床都會變成人生中值得銘記的歲月……

何言乾坤漫途遙，代有人才問九霄。時間回到十年前，我國正式啟動空間站項目，環(huán)控生保技術(shù)被列為空間站十四項關(guān)鍵技術(shù)之一，彼時國內(nèi)研究剛剛起步，以尿處理為代表的多項關(guān)鍵子技術(shù)研究尚處于空白，206所空間站環(huán)控生保團隊蹣跚起步，奮起追夢。十年過去了，如今，已無從在團隊身上找到當(dāng)年的青澀與稚嫩，留下的是206 所人櫛風(fēng)沐雨后的堅韌、披荊斬棘的信念與迎難而上的勇氣，在星辰大海的“長征”路上，他們再次起航！