用创新解码星辰之上的中国奇迹

文/赵 森

十年来，团队逢山开路，遇水搭桥，攻克了一项又一项关键技术。

↑空间站环控生保分系统尿处理子系统团队在发射任务前誓师

2022 年4 月16 日上午10 时许，在空间站组合体中工作生活了183 天，刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间纪录的神舟十三号乘组以快速返回的模式平安降落在东风着陆场。神舟十三号的载誉凯旋，标志着神舟十三号飞行任务预定的各项要求均已顺利完成，中国空间站关键技术验证阶段任务也就此圆满收官。

由中国航天科工二院206 所（以下简称206 所）研制的空间站环控生保分系统尿处理子系统，其作用是从尿液中提取水,实现空间站内的水资源回收与再利用。作为空间站环控生保分系统的重要组成部分，尿处理子系统是载人空间站任务实现航天员长期在轨驻留的标志性关键产品之一，对于我国空间站航天员在轨长期驻留，提高物质闭合度、降低资源补给具有重要意义，是空间站建造与运营的重要支撑。

胜 利

尿处理子系统自2021 年4 月29 日升空入轨后，一直在轨稳定运行，产生的蒸馏水各项指标均满足使用要求。截至当前，尿处理子系统在轨累计加电近7000 小时，处理尿液近1700 升，产生尿蒸馏水1400 余升，尿处理子系统的稳定性与可靠性得到充分验证，与神舟十三号载人飞船一同不断刷新中国航天的新纪录，展现了中国航天技术的新高度，为我国迄今为止时间最长的一次载人飞行任务提供可靠的生命源泉。空间站的尿处理技术是国际公认的难题，是我国空间站建造的关键技术之一，在国际上鲜有相关文献参考，令人意外的是，攻克这项世界性难题的团队却是一支平均年龄只有23 岁的航天青年。

十年前，这支航天队伍开始追梦，他们以栉风沐雨的坚韧、披荆斩棘的信念、迎难而上的勇气，历经无数个熬过的夜、打过的故障报告、吃过的泡面、睡过的行军床，终于让梦想照进了现实————成功研制星辰之上的中国超级“净化器”，让中国的航天员长期驻留太空成为可能。他们骄傲于在建党百年的伟大时刻，迈出了星辰大海的“长征”第一步，向逝去的青春交上一份满意的“答卷”。

使 命

空间站天和核心舱，是中国空间站梦想的新起点，更是党中央作出实施载人航天工程“三步走”发展战略之一。要想长期驻留在空间站，若解决不了“生命之源”————水的问题，中国人自己的太空实验室将无从谈起！时间回到2012 年，也是206 所进入空间领域的元年，那时空间站尚有十余项关键技术在国内处于空白。凭借着突出的研发能力和齐全的地面设备专业，206 所在空间站环控生保系统尿处理子系统研制任务竞标中胜出，在茫茫星河开启属于自己的“长征”。

项目主管副所长白鹏英说：“脚踏实地，我们秉承着做强地面装备研究所的初心，将空间领域作为206 所转型升级的一个重要拓展领域，仰望星空，我们渴望新征程。”一切都要从零开始！面对空间产品的长寿命、高可靠性，以及机、电、气、液、热等多方面技术挑战，团队开始了长达十年的技术攻坚，漫长而艰难的十年成就了这支敢拼能赢的团队，这个团队也成就了星辰之上的中国超级“净化器”。

拓 荒

“空间站尿液处理技术是国际公认的技术难题，也是我国空间站建造的关键技术之一，由于技术封锁，基本找不到可参考的技术资料。”206 所科技委副总师李建冬说。

团队在自力更生的道路上遇到了许多难题，首当其冲的就是高速旋转带来高压密封的难题。当时，没有能解决抗腐蚀的方案，针对这一技术难题，作为子系统的带头人，李建冬带着团队用了近八个月的时间，开发了适用于微重力环境下技术方案，样机就制作做了七八套，从原型机到工程产品，做了数百轮试验，终于解决了密封难题。

从项目成功竞标到如今，他带领团队实现了从零到一的突破，见证了尿处理子系统从原理样机到正式产品的艰难蜕变。项目推动的关键时刻，干练果断的他总能迅速做出正确决策；重大攻关的焦灼时刻，沉着睿智的他总能明确指出前进方向；进度紧张的重压之下，经验丰富的他总能统筹调动各方资源。他是技术攻关的引路人，是项目研制的掌舵者，更是团队成长的导师。

↑空间站环控生保分系统尿处理子系统团队在对产品零部件进行测试

所有为了项目熬过的夜、打过的故障报告、吃过的泡面、睡过的行军床都会变成人生中值得铭记的岁月……

坚 守

作为一名从项目竞标成功一直坚持到今天的老“环控人”，崔广志是大家眼中实实在在的“技术控”。遇到困难他总是冲到前面，鼓励团队里的年轻人“遇事别慌、别怕，办法总比问题多”，给大家吃上一颗定心丸。

2013 年，产品研发碰到了介质结晶造成堵塞阀门和管路的问题，这个问题在传统的地面设备中不会出现，借鉴成熟经验这条路行不通，正当大家陷入焦灼情绪时，他决定从基础理论入手，深入研究了相关技术原理，经历了数十次的试验反复验证，析出材料就选了11 种。

在2013 年到2017 年的四年时间里，他与大家每天都泡在试验室研究基础理论，终于找到了解决方案。面对新冠肺炎疫情的冲击，崔广志重新规划了各项任务，带着团队首先复工返岗，最终抗住了疫情的冲击，没有耽误任何进度。

目前，尿处理子系统10 ～12 小时即可处理完3 天收集的尿液，这样的成绩来之不易。在关键技术攻关时，型号团队开展了专项攻关工作，解决尿处理技术难题，尿液中钙结晶沉淀问题就是其中之一。

在失重环境下，人体的钙流失会加重，尿液中的钙超过溶解度就会析出结晶，堵塞换热器、阀门、过滤器等产品，这对以蒸馏浓缩为原理的系统是致命的，为了抑制尿处理系统中的钙结晶，型号团队机智攻关，多方请教作技术交流，由于添加预处理剂的尿液具有强酸性、高腐蚀性，采用的物理过滤的方法效果不是太理想。最终，型号团队从锅炉水软化中得到灵感，在上海复旦大学和天津南开大学材料专家们的指导下，选择了两种去除钙的材料，经过各项指标对比后择优选用，如今空间站的尿处理系统够从6 升尿液中提取出5 升蒸馏水，浓缩的尿残液依旧不会形成钙结晶沉淀。

“搞科研不可能一帆风顺。”崔广志说，十年来，团队逢山开路，遇水搭桥，攻克了一个又一个关键技术。“心有所信，方能行远，学有所悟，而后笃行”，正是团队坚定信心，不断学习，不断领悟，才能不断战胜困难。路漫漫其修远兮，常有新人来接续。正是不断有年轻人加入队伍，使得团队始终保持着朝气蓬勃的氛围最终完成了这项 “长跑”。

尿处理系统研制贯彻了航天系统工程思维，在研制过程中不强求系统单项指标与单机产品的性能，而是优化各单机、组件与系统的匹配性，使其系统最优化，发挥系统的效能。尿处理子系统需要在轨运行10 年以上，因此在研制之初就按照产品的寿命与可靠性指标，划分了在轨可更换单元，用于航天员在轨维修更换。需要更换的消耗品由货运飞船定期补给，崔广志介绍：“就像汽车维护保养一样，按行驶公里数更换机油、滤芯，蓄电池、轮胎等。”

青 春

2015 年加入团队的“80 后”小伙梁迎彬，如今已经成长为团队的骨干。怀着对航天事业的满腔热情，他一步一个脚印地解决了水处理子系统总装集成、旋转部件磨损腐蚀和高可靠断接等难题，大大提高了产品的维修性和寿命。长时间的加班让他顾不上刚出生的娃，只能让爱人与娃回老家生活。

2020 年6 月，航天员中心实施封闭式管理，正在那里值班的张玉翔原地留守进行试验，每天做完十多个小时的试验后，只能睡在实验室的行军床上，常吃的多是泡面，这一留就是一个多月，却从未听到他的一句抱怨。令设计师韩玉明难忘的是，在航天员科研训练中心进行预模拟试验的50 多天。他与张玉翔等几位同事轮班守在监控室里观测尿处理子系统的运转，每一班十几个小时，值班结束后，还要把这数据进行汇总分析。

↑空间站环控尿处理子系统团队

尿处理子系统涉及大量消耗性材料，为了充分摸底产品穿透点必须开展地面等比试验，2018 年加入团队的唯一一名女性成员————李晓丹，历时13 个月，与阚纯磊、詹德立几位同事处理了3 万余升样水，每天要多次配置水样、采样、检测、分析和记录，他们从长达几百页的数据中成功发现了规律，为产品在轨更换周期提供了重要依据和参考。

2021 年初，发射任务前夕，系统综合实验的关键时期恰好与春节假期撞到了一起。此时，团队成员分布在海南发射场、天津AIT 和北京航天员训练中心等地，分成三条任务线同时开展工作，产品的设计、工艺、检验等任何一个环节出现纰漏都会导致载人发射任务的拖期，任务形势极为严峻、人手十分紧缺，为了保证试验连续运行，团队成员一致放弃了回家与亲人团圆的机会，除夕之夜大家选择了坚守岗位。最终，在大家的共同努力下，试验进度如期推进，几个昼夜不停地加班后，产品正样件如期交付总体，疲惫的他们却格外开心。似乎，所有为了项目熬过的夜、打过的故障报告、吃过的泡面、睡过的行军床都会变成人生中值得铭记的岁月……

何言乾坤漫途遥，代有人才问九霄。时间回到十年前，我国正式启动空间站项目，环控生保技术被列为空间站十四项关键技术之一，彼时国内研究刚刚起步，以尿处理为代表的多项关键子技术研究尚处于空白，206所空间站环控生保团队蹒跚起步，奋起追梦。十年过去了，如今，已无从在团队身上找到当年的青涩与稚嫩，留下的是206 所人栉风沐雨后的坚韧、披荆斩棘的信念与迎难而上的勇气，在星辰大海的“长征”路上，他们再次起航！