太空中,宇航员如何喝上一杯温水?
发布时间:2024-04-23 20:14:51  来源:科技日报  作者:admin  点击:1563次

“在太空中,即便是最基本的饮水需求,也面临着巨大的挑战。”4月18日,中国首批航天员、科普中国航空航天领域专家赵传东现身九阳30周年新品发布会,他带来了一个问题——“太空中,宇航员如何喝上一杯温水?”

早在设计之初,中国空间站就考虑到,航天员需要一台可以兼具净化和加热功能的净热一体产品。但在失重、无对流的空间站环境中,“宇航员喝上一杯温水”仍然是道难题。

据了解,九阳股份有限公司(以下简称九阳)是载人航天太空厨房研制单位,为中国空间站“太空厨房”研制了饮水分配器、热风加热装置、航天智能App等,为航天员乘组提供饮食饮水保障。

图为太空厨房模型。 受访者供图

破解净水器“登空”难题

赵传东向记者描述了一个场景:在失重的太空中,航天员喝水并不像地面上那样直接倒到嘴里,而是用筷子把水夹起,像吃菜一样“吃”进去,或者用吸管从专业的饮用水容器中吸取,甚至直接将水挤出来变成水球,一个个“吃”掉它。

“大家可能注意到,我们的快递小哥‘天舟’货运飞船,从地球向空间站运送水,但成本不低,每升水成本可达到一万左右。” 赵传东说。

为航天员研制净水器,任务便交到了九阳科研人员手里。在九阳总裁郭浪看来,第一个挑战就是在失重环境下,如何实现饮水过滤的绝对安全;第二个就是让宇航员喝上热水。

据了解,由于空间站相对狭小、密闭,贮存水并不能流动起来,这为有害微生物快速繁衍提供了温床。抑制细菌滋生,必须在原水中添加银离子。然而,长期饮用含有银离子的水,对人体有害。

在详细分析了空间站原水数据后,经过多方案论证,九阳科研人员开创性地研发出了一款特殊而高效的小体积除银滤芯,不仅可高效去除银离子,更实现无废水目标。

赵传东表示,与地面加热不同,太空中无对流的环境让水无法快速均匀加热,失重的情形又会导致加热产生的水蒸气漂浮泄露,损害设备安全。“所以,传统意义上的‘烧开水’在空间站是无法实现的。” 赵传东说。

九阳科研人员最终通过改变滤芯结构,创新即时加热方式,实现水温、水量的精准控制,让航天员在太空中也能随时喝上热水。

在经历了数百次专家评审、数千次模拟试验、数万次寿命论证后,九阳航天净水设备通过了航天环境的检测,一台符合航天标准,能够应对太空极端环境和飞船载荷的净水器由此诞生。

把太空科技搬到民用净水器上

要求苛刻的航天技术如何落地?

记者注意到,在当天的发布会上,九阳航天净水设备的“民用版”亮了相——太空热小净R5P家用净水器。

“净水器过滤后的细菌等物质,可能会在滤芯内部肆意生长,还可能从净水器水龙头的出水口‘入侵’。”郭浪介绍,我们将航天氧化锌抗菌技术落地,应用在家用净水器上,解决了细菌入侵的问题。

据了解,锌离子对细菌的代谢平衡至关重要。利用氧化锌抗菌技术释放出的锌离子,穿透细胞膜进入细菌内部,然后破坏菌体结构,达到杀菌目的。

考虑到抗菌水管路只有与水接触后才产生作用,而流动的水依然有细菌滋生的风险,科研人员又将该净水器又加设了一道屏障——巴氏循环杀菌技术,用65—80℃的热水对管路进行周期性实时循环杀菌,就像“免疫系统”一样在净水器内部反复查杀。

将太空科技落地之后,循环杀菌、即时加热成为上述新品的两张王牌。

值得一提的是,航天员在太空中能吃到热气腾腾的鱼香肉丝、宫保鸡丁家常饭菜,也离不开九阳研发的立体热风加热设备。由于航空食品大多用铝箔包装,不能直接放进微波炉里加热,而立体热风加热设备不仅没有包装限制,还能让食物受热更均匀,展现出更好的口感。