攜帶 “太空水囊” 有限，航天員超紀(jì)錄駐留12天，216L水如何解決

“3 升 / 人 / 天，6 名航天員，12 天最低 216 升水”—— 神舟二十號(hào)乘組因返回任務(wù)延遲導(dǎo)致在軌時(shí)間突破 12 天，在沒有重力、無法持續(xù)補(bǔ)給的太空環(huán)境中，瞬間成為關(guān)乎生命存續(xù)的終極考驗(yàn)。要知道，天宮空間站攜帶的 “太空水囊” 儲(chǔ)量有限，長期駐留若依賴地面送貨，不僅成本堪比黃金運(yùn)輸，更無法應(yīng)對突發(fā)狀況。在這場史無前例的全負(fù)荷考驗(yàn)中，216 升水的缺口究竟如何填補(bǔ)？

“廢水” 化 “甘霖”

太空生存的核心矛盾，在于有限資源與無限需求的對立。微重力環(huán)境下，水無法自然流動(dòng)，廢棄物難以處理，長期駐留若沒有閉環(huán)循環(huán)系統(tǒng)，任何物資儲(chǔ)備都終將耗盡。中國航天早已突破這一桎梏，研發(fā)的再生式環(huán)控生保系統(tǒng)，以 “變廢為寶” 的智慧，讓水資源實(shí)現(xiàn) 100% 再生，成為 216 升水需求的核心解決方案。

這套系統(tǒng)的核心，是被網(wǎng)友稱為 “太空黑科技” 的廢水再生模塊，涵蓋冷凝水收集、尿液處理與水凈化三大環(huán)節(jié)。航天員呼吸產(chǎn)生的水汽、洗漱后的廢水會(huì)被冷凝收集，而最具技術(shù)挑戰(zhàn)性的尿液處理，通過蒸氣壓縮蒸餾技術(shù)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的突破。要知道，尿液中含有尿素、氯化鈉等百余種物質(zhì)，在微重力環(huán)境下，液體既無法靜置分層，也難以沉淀分離，長期以來都是國際航天領(lǐng)域的技術(shù)難題。中國航天團(tuán)隊(duì)研發(fā)的蒸餾系統(tǒng)，能將預(yù)處理后的尿液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸餾，在離心力作用下實(shí)現(xiàn)氣液分離，冷凝后提取出純凈水，再經(jīng)深度凈化去除微量雜質(zhì)。目前該系統(tǒng)已達(dá)成 “6 升尿液提取 5 升蒸餾水” 的高效轉(zhuǎn)化，最高產(chǎn)水速度達(dá)每小時(shí) 2.5 升，僅靠這一模塊，就能滿足 6 名航天員日常用水的大半需求。

更令人驚嘆的是，這些再生水并非單一用途，而是進(jìn)入 “水 - 氧 - 碳” 的閉環(huán)循環(huán)。系統(tǒng)通過電解技術(shù)將再生水分解為氧氣和氫氣，氧氣直接供給航天員呼吸，氫氣則與航天員代謝產(chǎn)生的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，重新生成水和其他可回收物質(zhì)。借助二氧化碳還原子系統(tǒng)，空間站每天能多回收約 1 公斤水，形成 “廢水再生 - 電解制氧 - 二氧化碳還原 - 再生水” 的良性循環(huán)。這種閉環(huán)設(shè)計(jì)，讓水資源擺脫了對地面補(bǔ)給的依賴，即便駐留時(shí)間持續(xù)延長，也能持續(xù) “造水” 滿足需求。數(shù)據(jù)顯示，在 6 人滿負(fù)荷駐留狀態(tài)下，再生生保系統(tǒng)的產(chǎn)水能力完全覆蓋 216 升的最低需求，甚至還有冗余儲(chǔ)備，用技術(shù)突破破解了太空生存的資源困局。

“彈性調(diào)節(jié)” 應(yīng)對負(fù)荷峰值

突發(fā)狀況最考驗(yàn)系統(tǒng)的適配能力。此次 6 名航天員超 12 天駐留，遠(yuǎn)超常規(guī)任務(wù)的 3 人駐留模式，對生保系統(tǒng)的負(fù)荷承載力提出了極限挑戰(zhàn)。但中國航天在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，就預(yù)留了 “彈性調(diào)節(jié)” 的冗余空間，通過 “三人模式” 與 “六人模式” 的無縫切換，確保各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，為水資源保障再加一道 “安全鎖”。

這種雙模切換設(shè)計(jì)，如同給系統(tǒng)安裝了 “調(diào)速器”，能根據(jù)在軌人數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)切換至 “六人模式” 后，電解制氧的速率會(huì)同步提升，確保氧氣供給充足的同時(shí)，也間接增加了再生水的產(chǎn)量；廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行功率隨之加大，冷凝水收集、尿液蒸餾的效率顯著提高，確保每一滴可回收水資源都能被充分利用。更重要的是，系統(tǒng)的核心部件均采用冗余設(shè)計(jì)，關(guān)鍵設(shè)備實(shí)行 “一主一備”，即便單一部件出現(xiàn)故障，備用設(shè)備能在毫秒級(jí)響應(yīng)啟動(dòng)，不影響整體運(yùn)行。以尿液處理系統(tǒng)為例，其蒸餾模塊配備了兩套獨(dú)立的加熱裝置和冷凝回路，確保在極端情況下仍能穩(wěn)定產(chǎn)水，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致水資源斷供。

此外，系統(tǒng)還具備智能監(jiān)測與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力。艙內(nèi)安裝了數(shù)十個(gè)高精度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)、水量、氣體濃度等關(guān)鍵指標(biāo)，數(shù)據(jù)通過 24 小時(shí)不間斷的通信鏈路傳輸至地面飛控中心。地面團(tuán)隊(duì)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可遠(yuǎn)程調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化水資源循環(huán)效率；若出現(xiàn)水質(zhì)波動(dòng)等異常情況，系統(tǒng)能自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急凈化程序，確保供給航天員的每一滴水都符合飲用標(biāo)準(zhǔn)。這種 “智能調(diào)節(jié) + 冗余備份” 的設(shè)計(jì)，讓再生生保系統(tǒng)在滿負(fù)荷運(yùn)行 12 天后，依然保持穩(wěn)定狀態(tài)，不僅滿足了 216 升的用水需求，更為可能的延長駐留預(yù)留了充足余量，彰顯了中國航天 “極限設(shè)計(jì)、穩(wěn)妥可靠” 的工程理念。

“多重兜底” 化解突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)

太空探索從來都伴隨著未知風(fēng)險(xiǎn)，此次神舟二十號(hào)乘組延遲返回，既是對技術(shù)系統(tǒng)的考驗(yàn)，也是對整個(gè)應(yīng)急保障體系的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。中國航天構(gòu)建的 “物資備份 + 應(yīng)急救援 + 健康防護(hù)” 多重兜底機(jī)制，不僅確保了水資源的持續(xù)供給，更全方位守護(hù)航天員的生命安全，讓超紀(jì)錄駐留始終處于可控范圍。

在物資備份方面，除了再生生保系統(tǒng)的循環(huán)供給，天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船此前已運(yùn)送 6.5 噸物資升空，其中包含足量的柔性包裝 “太空水囊”，作為再生水的應(yīng)急補(bǔ)充。這些水囊采用高強(qiáng)度、輕質(zhì)材料制作，便于收納且安全性高，能在再生系統(tǒng)出現(xiàn)極端情況時(shí)快速啟用，確保短期內(nèi)水資源不中斷。更重要的是，貨運(yùn)飛船的常態(tài)化補(bǔ)給機(jī)制形成了 “天地協(xié)同” 的物資保障網(wǎng)絡(luò)，若需進(jìn)一步補(bǔ)充物資，后續(xù)貨運(yùn)飛船可快速擇機(jī)發(fā)射，實(shí)現(xiàn) “太空快遞” 精準(zhǔn)送達(dá)，徹底杜絕物資短缺風(fēng)險(xiǎn)。

在應(yīng)急救援方面，中國航天獨(dú)有的 “發(fā)一備一” 機(jī)制發(fā)揮了關(guān)鍵作用。神舟二十二號(hào)飛船已完成總裝測試，進(jìn)入發(fā)射待命狀態(tài)，一旦神舟二十號(hào)返回艙出現(xiàn)嚴(yán)重故障無法修復(fù)，神舟二十二號(hào)可在 8-12 天內(nèi)擇機(jī)發(fā)射，執(zhí)行救援接返任務(wù)。這種 “雙船待命” 的模式，不僅是返回手段的備份，更是水資源保障的延伸 —— 救援飛船攜帶的應(yīng)急水囊、再生水凈化設(shè)備，能在對接后快速補(bǔ)充空間站水資源，確保航天員在等待返回期間的用水需求。同時(shí)，空間站內(nèi)還配備了應(yīng)急供氧、應(yīng)急供水設(shè)備，可在極端情況下提供 72 小時(shí)的緊急供給，為救援爭取充足時(shí)間。

在健康防護(hù)方面，水資源保障與航天員健康監(jiān)測緊密結(jié)合。地面醫(yī)療團(tuán)隊(duì)通過實(shí)時(shí)傳輸?shù)纳頂?shù)據(jù)，監(jiān)測航天員的身體狀態(tài)，針對長期駐留可能出現(xiàn)的脫水風(fēng)險(xiǎn)、泌尿系統(tǒng)不適等情況，制定了專項(xiàng)干預(yù)方案；空間站內(nèi)配備了完善的醫(yī)療救護(hù)設(shè)備和藥品，若出現(xiàn)健康異常，可快速開展在軌處置。此外，航天員每天通過專用健身設(shè)備進(jìn)行鍛煉，促進(jìn)身體代謝，也間接提升了水資源利用的合理性，形成 “健康保障 - 資源優(yōu)化” 的良性互動(dòng)。這套全方位的應(yīng)急保障體系，讓超紀(jì)錄駐留不再是 “冒險(xiǎn)”，而是在多重防護(hù)下的 “安全探索”，始終堅(jiān)守著 “生命至上、安全第一” 的核心原則。

小結(jié)

從 216 升水的需求缺口，到 100% 水資源再生的技術(shù)突破；從雙模切換的彈性設(shè)計(jì)，到多重兜底的應(yīng)急體系，神舟二十號(hào)乘組超 12 天的駐留考驗(yàn)，不僅驗(yàn)證了中國載人航天的硬核實(shí)力，更彰顯了中國航天人 “自主創(chuàng)新、穩(wěn)妥可靠、生命至上” 的核心追求。這場意外的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，讓天宮空間站的保障體系接受了全負(fù)荷洗禮，也為未來更長時(shí)間、更多人數(shù)的太空駐留積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。216 升水的解決之道，不僅是一個(gè)技術(shù)問題的答案，更是中國航天邁向高質(zhì)量發(fā)展的生動(dòng)縮影 —— 唯有堅(jiān)持自主創(chuàng)新，才能掌握探索太空的主動(dòng)權(quán)；唯有堅(jiān)守生命至上，才能在未知的征途上行穩(wěn)致遠(yuǎn)。相信在不久的將來，當(dāng)航天員們平安返回地球，這場特殊的駐留任務(wù)，必將成為中國載人航天史上的重要里程碑，激勵(lì)著我們繼續(xù)向著更遙遠(yuǎn)的太空勇敢前行。