聚力打造宜居的“太空家园”——天宫空间站环控生保系统创新设计之路
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7月25日
神舟十四号航天员乘组
顺利进入问天实验舱
而在太空环境下
航天员的每一个动作
每一次呼吸
都离不开
国防科大智能科学学院
智能无人平台创新团队
参研的
空间站环控生保系统
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2012年9月，由于某外协单位提供的空间站二氧化碳气体处理集成设计方案评审离达标要求相差甚远，作为评审专家的罗自荣向中国航天员科研训练中心主动请缨，凭借深耕机械领域多年的硬核实力，带领团队集智攻关，仅用两周就拿出一套全新的设计方案，受到训练中心领导专家一致认可，赢得参研宝贵机会。
环控生保项目获批后，该院党委高度重视，明确指示：“必须‘尽锐出战’，以最高的标准、最快的速度，交好答卷！”
受领任务后，曾获全军优秀教师、入选第四批国家“万人计划”的尚建忠，迅速带领4名教员和14名研究生，组成核心研发团队赶赴北京。
为保证航天员能在轨长期驻留，空间站内必须要有维持生命所需的氧气和水，以及安全、可靠的生存环境。横亘在团队面前的难关，正是研制电解制氧、饮水收集、尿处理、二氧化碳去除以及微量有害气体去除等五个子系统，确保航天员在“上得去”“回得来”的同时，还要“过得好”。
空间站天和核心舱
“载人航天，人命关天。”天和核心舱是航天员在太空的“生命舱”，要求各个功能系统必须高度集成、充分可靠。特别是环控生保子系统的设计，悠关航天员生命大事，容不得半点纰漏。
为了高标准完成任务，团队开启了“全力以赴”的研发模式，用团队成员吴伟的话说，就是“不分昼夜，全身心地投入在了这个光荣的事业上。”
当时还是博士研究生的吴国恒负责项目中二氧化碳气体去除子系统的设计。面对严苛的重量和空间要求，如何将十余个关键构件集成起来，同时兼顾系统的稳定性、可维修性、可操作性，以及不同力学环境下的安全性，对他而言是一项巨大的挑战。
为此，他创新性地提出用翻转替代推拉方案，以简化系统布局及降低占用空间；然后升级优化气路设计，提高系统谐振频率，通过构件复用，最大程度减少阀门数量，缩短管路长度；最后经过近1个月的调研，找到一种新型超轻复合材料制作承力框架，成功将子系统“封装”在空间站狭小的功能柜中。毕业后，吴国恒成为航天员训练中心的一名环控生保人，继续从事环控生保系统的研制工作。
博士研究生薛勇则是承担微量有害气体去除子系统设计任务。在时间紧、任务重的情况下，他根据管路与主框架一体化集成设计的思路，完善接口形式和气体管路设计，经过8轮迭代，拿出了一套为核心舱微量有害气体去除子系统“量身定制”的最优方案。
或许正是这次任务结下的缘分，毕业后，薛勇继续从事着航天发射保障工作。2021年4月，长征五号B遥二运载火箭在文昌成功发射，薛勇牵头负责了射前某关键装备的复查工作。望着升入长空的天和核心舱，他不禁为这跨越十年的两次“相遇”激动万分。
天和核心舱发射升空
从项目立项到样品交付，该团队凭着“敢打必胜”和“十年磨剑”的攻坚作风，完成了我国首套可用于空间站的环控生保系统样机总装集成设计，为祖国航天事业贡献了科大智慧。航天员训练中心领导高度肯定：“国防科大团队的战斗力特别强，是我们的‘金牌’合作单位！”
如今
天宫空间站已经迎接
3批共9名航天员的入驻
他们在太空生活
累积已达三百多天
在那“手可摘星辰”的太空驿站
环控生保系统
日夜守护着航天员的生命健康
未来
还将迎来更多“游客”
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文字|唐韬 张丽琪
编辑|张丽琪