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航天飞机生命保障系统概述
2011-04-07
航天员的守护神
——访神舟五号生命保障系统设计师
回忆“神舟”5号飞船遨游太空那令人激动不安的20多个小时，傅岚说他最高兴的是看到杨利伟在返回舱里神情自若地写字、喝水、吃东西，最欣慰的是杨利伟从太空归来步出返回舱时说：“舱内的空气比地面还好。”
太空是神奇而又美妙的，可是由于它不具备大自然恩赐人类的空气、温度、水等人类生存所必须的条件，对航天员来说，它又是充满致命危险的。
1971年6月30日，苏联联盟11号首次完成进入礼炮一号空间站任务返回时，因返回舱压力阀门被震开，空气泄漏，舱内迅速减压，3名宇航员因急性缺氧、液体沸腾而身亡。
人类要想脱离地球探索外层空间，必须设法制造一个人类可以在太空生存的小环境。太空舱内的环境控制与生命保障系统，不但是载人航天器上最具载人特色的一个重要系统，而且直接关系到航天员的身体健康、工作效率和生命安全。
傅岚和他的同伴所要做的就是：在太空舱内为航天员建立一个适合生存的环境，为航天员提供一个安全有效的环境控制与生命保障系统。
1995年底，在德国攻读空气动力学专业的傅岚，收到了一封寄自中国航天医学工程研究所的信，来信告诉他，中国载人航天工程中的环境控制与生命保障系统的研究已进入攻关阶段，急需人才，并流露出希望他尽快回国的想法。
读完信，傅岚彻夜难眠，如果马上回国，不但要放弃学业，博士学位也拿不到了。可是那个从小就藏在心里的飞天梦又是那么强烈地吸引着他。
几天后，傅岚登上了回国的飞机。
回国后，傅岚担任载人航天环境控制与生命保障系统副主任设计师，后来又担任主任设计师，开始了在太空舱内建立人工环境的研究。
要在航天器狭小、密闭的空间内创造一个与地表接近的大气环境，并在失重条件下保障人员的正常生活和生命安全，谈何容易!
每人每天需要0.83公斤氧气，吐出1.0公斤的二氧化碳；每人每天需要2.5升的水，排泄近2升的废弃物；怎样产生必需的有机物质，又怎样回收、处理废气？航天员怎样吃、吃什么，怎样喝、喝什么？怎样刷牙、盥洗，怎样排泄才能不到处飞沫？这些问题都要在这个人工环境里一一想到并找到科学的答案和技术处理手段。
人的呼吸、排汗等正常代谢，每天可产生1公斤多的水汽，这些水汽会在飞船比较冷的舱壁、仪表表面等部位凝上一层霜雾，不但会使电气设备受潮引起短路，影响设备的正常运转，而且，在微重力状态下，这些水汽还会冷凝成水珠在密封狭小的舱内飘动，不但会影响舱内设备的运行，而且一旦被航天员吸入鼻腔里，还会危及航天员的生命安全。怎样才能将冷凝水吸附住不让它飘动？怎么收集、贮存冷凝水？这都是必须一一解决的难题。
经过无数次模拟试验，他们终于找到了用毛细原理收集冷凝水的途径，这就是，研制一种有效的吸水材料，让它表面不但亲水，而且内部还充满贯穿于材料两个表面的小孔，这样就能充分利用它表面的张力，不需要任何动力就能把水收集起来。
氧气是人类生存所必不可少的，但是太空舱里的氧多了或少了也会影响航天员健康，甚至危及航天员的生命安全。如何给航天员提供生命活动所必须的氧气？如果补充航天器密闭舱泄漏造成的大气损失？如何控制航天器密闭舱内大气总压、氧分压？当傅岚带着科研人员将这些难题一一破解后，他又提出了一个新的问题：如果飞船不幸被流星或太空垃圾击穿，在氧气泄漏的情况下如何保证航天员的生命安全？他们在航天服上动脑筋，让航天服成为“生命的卫士”，当飞船出现氧气泄漏时，它不但能及时给航天员供氧，还能把航天服里的热带走，以保证航天员在有效时间内安全返回地面。
供氧系统是航天员的“生命线”，一个毫米大的颗粒物质的撞击也许就会酿成大祸。为了保证这条生命通道绝对安全、绝对洁净，从设备研制到系统安装，傅岚不放过任何一个细节，直到完全满意才放心。
在密闭的太空舱里，一旦有害气体达到一定的浓度，就会危及航天员的生命安全。怎么处理航天员排泄的二氧化碳、尿等废弃物产生的有害气体，成为摆在他们面前的新课题。
研制气体净化装置一波三折。按原先的设计，微量一氧化碳是可以转为二氧化碳进行排除的，可是经过反复模拟，他们发现，在实际飞行试验中，产生了额外超量的一氧化碳气体，仅靠原有的气体净化装置是不能满足要求的，必须再研制一套一氧化碳滤除装置，以确保航天员的安全。
攻关项目组成员下煤矿、进大学进行信息收集和调研，掌握了大量资料，经过夜以继日的实验分析，他们终于找到了利用催化剂和活性炭滤除一氧化碳的途径。可是选择什么类型的催化剂才能达到最佳效果仍让他们颇费周折，要么消除浓度达不到指标，要么催化剂的容量掌控不好。他们已记不起在实验室里度过了多少个不眠的夜晚，已记不起经历了多少次挫折、多少次失败，但最后，他们成功了，他们研制出了一套全新的、符合高标准要求的气体净化装置。
用多年心血打磨的产品---环境控制与生命保障系统就要装上飞船了。为了考核系统的各项功能，确保航天员的生命安全，这些设计太空生命保障系统的设计师们又做起了第一个吃螃蟹的人。傅岚带着科技人员进行模拟飞船运行全过程的系统性能试验，设计人员将自己关进密闭试验舱内3天3夜，直到确认舱内环境高质量、高可靠、高安全才罢休。
在航天医学工程研究所的一间储藏室里，存放着一摞摞从未张挂过的奖状。在傅岚和同伴们的眼里，这些奖状并不能说明什么，只有航天员安全返回的事实，才能证明他们所做的一切。
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