2022年10月31日15時37分，中國空間站夢天實驗艙承載著中國人向航天強國繼續(xù)進發(fā)的夢想一飛沖天。11月1日，山西晚報記者獲悉，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（以下簡稱“防化裝備研究院”）承研的排氣凈化子系統(tǒng)過濾器搭載于夢天實驗艙燃燒科學(xué)實驗柜內(nèi)，將對燃燒科學(xué)實驗所產(chǎn)生的廢氣進行凈化處理，有效保障實驗系統(tǒng)的正常運行。
看似簡單的“空氣凈化器”，彰顯“中國制造”在航天領(lǐng)域的雄厚實力
“本次夢天實驗艙共配置有13個標(biāo)準載荷機柜，航天員在燃燒科學(xué)實驗柜進行的燃燒實驗，會產(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)可以對燃燒科學(xué)實驗所產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物進行收集與凈化處理，為空間站在微重力環(huán)境下的‘玩火’實驗提供有力凈化保障?！?1月1日，山西新華防化裝備研究院有限公司單兵防護裝備研究所副所長王鋼欣喜地說，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凈化類產(chǎn)品，為我國航天事業(yè)做出了突出貢獻。
看似簡單的“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“中國制造”在航天領(lǐng)域的雄厚實力。2019年5月，防化裝備研究院個體防護技術(shù)研發(fā)團隊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)”科研項目，要求對在太空燃燒實驗所產(chǎn)生的固廢進行吸收處理。
研發(fā)團隊立即開啟緊張有序的科研工作，在一次次精密的實驗中，發(fā)現(xiàn)存在燃燒產(chǎn)物種類多、廢棄物雜等不利因素，隨即采取抽絲剝繭的方法，對燃燒物質(zhì)按固體、液體、氣體進行分類，逐項研究燃燒后所能產(chǎn)生的廢棄物種類，最終歸納出十幾種典型代表廢氣及有毒有害顆粒物。
“找到了凈化對象，但新的難題又擺在了研發(fā)人員面前。如果對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，還為燃燒實驗柜帶來極大的重量負擔(dān)?！蓖蹁撜f，針對該問題，研發(fā)團隊秉承著“世上無難事，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，研發(fā)出可對所產(chǎn)生廢氣進行綜合防護的過濾材料，將十幾種凈化器縮減為兩個凈化器，相繼進行了正弦振動、隨機振動等力學(xué)試驗，通過了力學(xué)試驗后的防護性能和多余物檢測等項目，2021年10月完成項目鑒定。2022年10月31日，排氣凈化子系統(tǒng)過濾器隨夢天實驗艙發(fā)射成功，順利入駐空間站。
28載勇毅前行 逐夢太空無止境
在新中國逐夢太空的征途中，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，便開啟了孜孜不倦的航天探索之旅。2003年10月15日，“中國飛天第一人”楊利偉乘坐“神舟五號”飛船首次進入太空，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)品隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展不斷迭代升級，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”載人飛船用保護航天員頭面部和呼吸道防護的防毒面具；2016年，空間站核心艙用的專用凈化裝置問世；2020年，“天舟系列”貨運飛船用的半面罩防毒面具成功研制；2021年，又開發(fā)出實驗艙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，只能對氨氣、硫化氫、甲硫醇、苯酚等典型氣體進行防護，對一些小分子氣體或非常用氣體無法滿足防護要求?！蓖蹁撜f，面對航天產(chǎn)品發(fā)射一克的重量成本相當(dāng)于一克的黃金價格的苛刻要求，防化裝備研究院對各種凈化材料開展了多項廣譜防護技術(shù)研究，開發(fā)出可滿足空間站環(huán)境使用的高效廣譜防護材料，提高了使用壽命。開發(fā)出可對氨氣、硫化氫、甲醇、乙醛、丙酮、甲苯、甲醛、二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿等綜合防護的功能性材料，拓展了使用范圍。
作為我國專業(yè)的防護器材生產(chǎn)企業(yè)，防化裝備研究院研發(fā)生產(chǎn)的航天凈化產(chǎn)品已陪伴中國航天事業(yè)走過了28年。防化裝備研究院將以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，深化科技創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，堅持自主創(chuàng)新，加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，在我國加快建設(shè)航天強國的新征程中貢獻新的力量！逐夢蒼穹，永遠在路上！
山西晚報記者 程潔 通訊員 霍天天
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空間站夢天實驗艙與空間站組合體在軌完成交會對接
據(jù)新華社電 據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，空間站夢天實驗艙發(fā)射入軌后，于北京時間2022年11月1日4時27分，成功對接于天和核心艙前向端口，整個交會對接過程歷時約13小時。
后續(xù)，將按計劃實施夢天實驗艙轉(zhuǎn)位，夢天實驗艙將與天和核心艙、問天實驗艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體。
原子鐘、太陽翼……
探訪夢天實驗艙背后的“硬科技”
夢天實驗艙發(fā)射入軌后，于11月1日成功對接于天和核心艙前向端口。后續(xù)，將按計劃實施夢天實驗艙轉(zhuǎn)位，夢天實驗艙將與天和核心艙、問天實驗艙形成空間站“T”字基本構(gòu)型組合體。本次發(fā)射的夢天實驗艙背后有哪些“硬科技”？
夢天實驗艙內(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驗柜、高精度時頻實驗柜等7個方面的8個科學(xué)實驗柜。其中，高精度時頻實驗柜是空間站中最復(fù)雜的實驗柜。
中科院國家授時中心主任、高精度時頻實驗柜科學(xué)實驗系統(tǒng)指揮張首剛介紹，高精度時頻實驗系統(tǒng)通過艙內(nèi)不同特性原子鐘組合，將建成世界上在軌運行的精度最高的空間時間頻率系統(tǒng)。該系統(tǒng)產(chǎn)生的高精度時間頻率信號，利用安置于艙外的微波和激光時間頻率傳遞載荷向地面和空間一定范圍傳遞高精度時間頻率信號。
作為空間站科學(xué)和技術(shù)實驗平臺之一，高精度時頻系統(tǒng)研制目標(biāo)是為相關(guān)精密測量物理提供研究平臺，為相關(guān)工程技術(shù)應(yīng)用提供高精度時頻信號。
據(jù)悉，該系統(tǒng)主要由地面測試評估和實驗驗證系統(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型氫原子鐘等11個子系統(tǒng)。主動型氫原子鐘是高精度時頻實驗系統(tǒng)中的核心載荷,為空間時間頻率系統(tǒng)提供基礎(chǔ)時間頻率信號，同時為小型化的主動型氫原子鐘在衛(wèi)星平臺上的應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。
為了滿足系統(tǒng)對氫鐘體積重量的要求，中國航天科工集團二院203所氫鐘團隊對整機進行了全面優(yōu)化改進，一系列技術(shù)問題迎刃而解。
“我們會留個預(yù)計量，在預(yù)計的時間內(nèi)，觀測指標(biāo)的狀況?！敝袊教炜乒ぜ瘓F二院203所設(shè)計師鐵中說，這期間，大家滿腦子都是鐘，不停調(diào)試、測試，整個過程循環(huán)往復(fù)。大家都憋著一股勁，一定要啃下這塊“硬骨頭”。
此外，中國空間站上搭載的天文、地理、生物、醫(yī)學(xué)等各類科學(xué)儀器將陸續(xù)工作，航天員的日常生活也離不開能源，傳統(tǒng)的剛性、半剛性太陽電池翼因其體積、重量、功率等因素限制無法滿足需求，而柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高，收攏后厚度只有18厘米，與一部手機長度相當(dāng)，僅為剛性太陽翼的八分之一。值得注意的是，作為一種全新的太陽電池翼，柔性翼具有的系統(tǒng)組成、展開原理、技術(shù)難點等特點，與傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽翼大相徑庭。
傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽翼都是一次展開，而大型柔性太陽電池翼則在全世界范圍內(nèi)首創(chuàng)“二次展開”技術(shù)，這是為了確保交會對接這一關(guān)鍵動作的絕對安全。
以夢天實驗艙的太陽電池翼為例，交會對接過程中，如果太陽電池翼完全展開，就如同兩只手各持一面巨大的帆。即便是微小的抖動，都會導(dǎo)致實驗艙的速度、相對位置和飛行姿態(tài)的控制精度嚴重下降，控制難度指數(shù)級增加。
為此，中國航天科技集團八院設(shè)計團隊突破了“二次展開”的關(guān)鍵技術(shù)，在夢天實驗艙發(fā)射后的獨立飛行階段，柔性太陽電池翼先展開了一部分電池板以滿足實驗艙能量需求，降低飛行控制難度，圓滿完成交會對接。對接完成后，再全面展開，建立完整的能源系統(tǒng)。
據(jù)新華社
（責(zé)任編輯：梁艷）
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