環控生保系統，航天員的“保護傘”！

今天的新聞中的一件大事兒就是我們的問天實驗艙任務組織完成了發射前的系統間全區合練，這也意味著各項準備工作已經妥當，就待擇機發射。而從地面到太空，從6月5號神舟十四號發射成功算起，我們的三名航天員也已經在軌工作生活了47天。今天節目開始，我們先來看看他們今天的生活片段，看看他們都在忙些什么。

這是三名航天員今天吃早飯的畫面，正對著我們的是女航天員劉洋，最中間的是航天員陳冬，背對著鏡頭的是航天員蔡旭哲。

這是飯后的畫面，劉洋和陳東正在操作儀器，后面的蔡旭哲則是在鍛煉運動。

能看得出，大家的狀態不錯，實際上，最近幾天，航天員乘組正在加緊整理從天舟三號轉移出來的物資，還進行了接下來手控交會對接備份方案的訓練。這期間，他們還完成了一項重要的任務，見證了一個神奇的時刻。一起再看一下這個我們之前從未見過的瞬間。

這項工作是要在二氧化碳還原系統中，檢查一下水箱的轉化狀態。二氧化碳是哪里來的呢？是航天員呼吸出來的，而經過系統又將還原轉化成什么呢？那就是水。

可以看到劉洋從系統中將水箱抽了出來。劉洋和蔡旭哲在檢查水箱的狀態。當然，之后還要將水箱接到處理系統進行凈化，最終生成純凈的再生水。怎么看待這個神奇的系統？多出來的這桶水，又能起到多大作用？更為重要的是，如何讓水、氧氣這樣的資源在太空中可以循環利用，“生生不息”？這其中，環境控制與生命保障系統又在發揮怎樣的作用？今天的節目，讓我們先從這次應用背后的過程說起。

二氧化碳可以轉化變成水？

5月10日，天舟四號貨運飛船搭乘長征七號遙五運載火箭飛向中國空間站。值得關注的是，隨貨運飛船一同升空的物品中，就包括一套二氧化碳還原系統。

中國航天員中心航天員系統副總設計師 吳大蔚：它（二氧化碳還原系統）主要是能夠實現再生，把我們人呼出的二氧化碳，通過子系統能夠再進一步充分重新利用，再用于我們的空間站。

二氧化碳轉化后，重新利用的最終形式是什么？答案就是：水，可供航天員飲用的生活用水。

6月5日，神舟十四號載人飛船發射成功。航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲進駐空間站執行的一系列重要任務中，就包括二氧化碳還原系統的相關工作。

按計劃，6月23日，三名航天員在地面人員的配合下完成了二氧化碳還原系統的組裝和測試工作。

組裝測試完成后，系統將會如何運轉？二氧化碳真的能成功轉化為水嗎？就在最近，答案揭曉。

實際上，在此之前，為了實現中國空間站航天員長期駐留的目標，讓水和氧氣等資源可以循環利用，“環控生保”系統早已投入使用，神舟十二號航天員工作生活的頭等大事就是安裝調試并體驗這套系統。

航天員 劉伯明：再生水是怎么來的呢？主要有兩部分，一是艙內我們收集的冷凝水，第二部分是我們收集尿液，進行尿處理形成的蒸餾水。

神舟十二號三個月的在軌飛行，三名航天員驗證了這套系統的全部功能，實現了空間站氧氣、水等資源的再生利用，還在太空喝上了功夫茶。

航天員 劉伯明：我給大家表演一個喝功夫茶。

中國航天員科研訓練中心環控生保研究室副主任設計師 唐斌：水資源的利用率我們設計的是85%，現在是完全滿足我們的設計指標，到后面現在一直使用的是再生水，對艙內的氣體凈化也不需要消耗一些消耗品，它都是一個循環利用的過程，這樣就能夠保證長期的一個載人飛行任務。

新系統 新成果

實際上，短片中提到的將二氧化碳轉化為水的這一還原系統，是我們整個環境控制與生命保障系統的一部分。

這個系統的構成非常復雜，它要為航天員提供大氣壓力、呼吸所需要的氧氣，及時去除空氣中的二氧化碳，去除微量有害氣體、微生物、微塵，保證良好的空氣質量，控制舒適的空氣溫度和濕度，保障飲水、大小便等航天員生存的基本需要。簡單說就是為我們的航天員在太空環境里生存生活和工作提供保障，也被稱作航天員的生命“保護傘”。怎么看待最新的這套二氧化碳還原系統的應用？

接下來，我們馬上連線一位專家：中國航天員中心的副研究員、中國空間站環控生保系統主任設計師李森。

經二氧化碳還原系統轉化的水，能直接喝嗎？好喝嗎？

中國空間站環控生保系統主任設計師 李森：這22升水不能直接喝，它們是二氧化碳還原子系統生成的還原水，還屬于中間水，后續經過水處理系統凈化以后就可以喝了。應該說，不管是尿液還是汗液處理后產生的再生水，還是二氧化碳氣體還原轉化后產生的再生水，口感都是一樣的。

航天員能坦然飲用汗液、尿液處理后的再生水嗎？

中國空間站環控生保系統主任設計師 李森：我們在地面上進行過充分測試。我們從神舟十二號返回下行了在軌產生的再生水，然后在地面進行了全指標的測試，所有指標都是合格的，水質完全符合飲用水要求。另外，航天員在地面上也經歷了一段時間喝再生水的過程，所以航天員是可以坦然面對的。

中國空間站，水資源再生使用率已超90%

中國空間站環控生保系統主任設計師 李森：在此之前，我們的環境控制與生命保障系統已經通過5個再生子系統，也就是電解制氧子系統、二氧化碳去除子系統、微量有害氣體去除子系統、尿處理子系統、水處理子系統的運行，實現了大氣和水的再生，水資源的物質閉合度已經超過了80%，而這次經過二氧化碳還原子系統的穩定運行，我們每天可以多回收一公斤左右的水，使水資源的物質閉合度提高到了90%以上。

也就是說，在軌航天員喝的水，已經有90%以上都是通過我們再生水產生的。當然也有一小部分是由地面通過貨運飛船上行補給的，這部分只占不到10%。

系統每生成一公斤再生水，等于節省一公斤黃金

中國空間站環控生保系統主任設計師 李森：在空間站里，通過系統生成一公斤水，也就意味著我們后續可以每天少補給一公斤水，也意味著不需要再從地面上行物資中運送一公斤水了。俗話說“一克重量一克金”，火箭飛船一克重量的發射成本大約就是一克黃金的價值。

如果地面少補給一公斤的水，也就相當于節省了一公斤的黃金，相當于大約40萬元人民幣，所以環控生保系統的運用，大大減少了發射的補給。

環控生保系統運行一年多，情況如何？

中國空間站環控生保系統主任設計師 李森：從天和核心艙發射一直到現在，我們的環控生保系統也已經運行了一年多時間。這一年多來，5個子系統運行都非常穩定，各項參數也比較平穩，系統功能實現得也都比較好，包括電解制氧系統，為神舟十二號3名航天員90天的駐留，以及神舟十三號3名航天員180天的駐留提供了充足的氧氣，也去除掉了產生的二氧化碳和有害氣體，提供了水等資源，保證了航天員在軌的生命安全，整套系統應該說運行得非常好。

環控生保系統，最多可以保障多少位航天員的長時間駐留？

中國空間站環控生保系統主任設計師 李森：從神舟十二號和神舟十三號在軌運行情況來看，我們這套環控生保系統目前運行的擋位，比較匹配三人模式下的運行，運行水平還是不錯的。

而從現在的數據來看，我們目前核心艙的這一套系統可以支撐到六人的運行，包括電解制氧系統、二氧化碳去除系統。只是說在六人運行的時候，肯定會工作到比較高的擋位，或者說我們處理的速率會更快一些。

環控生保系統的未來會怎樣？

中國空間站環控生保系統主任設計師 李森：我們的環控生保系統技術發展一直瞄準物質閉合度的進一步提升。比如說水資源，我們現在已經實現了90%以上的回收循環利用，正在進行新一代霧化再生技術的研究。比如說，我們要從尿處理系統目前產生的尿殘液當中來進一步提取水，將水分進一步回收，提高水資源的物質閉合度。

我們目前正在地面上進行研究，未來還會利用新的技術，比如生物再生式技術，實現食物的再生，達到更高的環控生保技術水平。

如何讓資源能夠在太空“生生不息”？怎樣更好地保障航天員可以安心飛行，在天上安全舒適地工作和生活？我們繼續關注。

環控生保系統：從非再生到再生

2021年4月29日，天和核心艙從海南文昌航天發射場一飛沖天，宣告中國空間站建造首戰告捷，我國正式邁入空間站階段。

空間站建成后，航天員如何在密閉狹小的艙內長期駐留？適合人生存的氣壓、風速、空氣質量和水又該如何保證？空間站的環境控制與生命保障系統，就是回答這一系列問題的關鍵。

中國航天員中心環控生保研究室副研究員 劉力濤：在空間站，航天員可以根據自己的體感，他覺得我現在溫度高了，那我可以降1℃，如果溫度低了，我可以升1℃，完全是他自控的，類似于開空調一樣。

短期飛行，航天員用的都是消耗式的非再生技術。而到空間站執行中長期飛行任務之后，如果再依靠非再生技術，那對地面的補給壓力就會非常大。另外，氧氣資源的再生也至關重要，畢竟，航天員一秒鐘都不能離開氧氣，而二氧化碳過高，人就會昏迷。那么，航天員在空間站生活必不可少的氧氣、水等資源，又是如何從“非再生”走向“再生”的呢？

中國航天員中心研究員 空間站系統副總設計師 劉向陽：我們是把氣體進行再生和凈化，包括二氧化碳的去除，微量有害氣體的去除。還有把水電解制成氧氣供他們呼吸，把尿處理成尿蒸餾水之后，還要進到一套水處理系統，處理成飲用水，包括冷凝水也要進入到水處理系統里面，這樣也可以處理成為飲用水。這五套（子）系統在軌聯合匹配工作，可以極大節約我們地面上行的航天員的消耗品。

今天是天和核心艙在軌運行的第449天，隨著航天員在軌駐留時間越來越長，今后對環控生保的壽命要求，自然也就很高。此外，航天員在軌維修環控生保項目，也將是系統發展的一個重要方向。

中國航天員科研訓練中心研究員、航天員系統副總設計師 吳志強：我們要始終保證這套系統的安全可靠運行，發生故障的時候可維修，所以在軌維修的這個設計理念，在系統研制過程中也是特別關注的。比如說防人誤設計，類似這些進行過大量的專門的設計。