航天員在太空失重環(huán)境下，人體質(zhì)量有什么變化?如何保證艙中航天員具有合適的工作環(huán)境?天和號(hào)核心艙發(fā)射成功，質(zhì)量測量儀、氣體流量調(diào)節(jié)閥和特種管路等“黑科技”產(chǎn)品，再次接受太空“大考”。

新一代質(zhì)量測量儀由中國航天科工集團(tuán)有限公司(簡稱“航天科工”)所屬航天三江相關(guān)團(tuán)隊(duì)研發(fā)制造。早在2007年，該團(tuán)隊(duì)便開始著手研制測定航天員質(zhì)量的設(shè)備。當(dāng)時(shí)，國際上航天員質(zhì)量測量有彈簧振子技術(shù)和線性加速度技術(shù)，項(xiàng)目組決定采用后者，并創(chuàng)造性地采用氣浮方式模擬微重力環(huán)境。2010年5月，由清華大學(xué)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，航天三江相關(guān)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行工業(yè)化設(shè)計(jì)，成功完成首套質(zhì)測儀生產(chǎn)。

隨后，2011年9月，這套質(zhì)測儀首次搭載天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器飛天。2012年，神舟九號(hào)飛船上，三名航天員使用這套質(zhì)測儀順利進(jìn)行了人體、食品包、尿袋和冷凝水箱等各種測試，測量精度很高。2013年6月，神舟十號(hào)飛船上，女航天員王亞平在太空課堂上對(duì)質(zhì)測儀的工作原理和工作流程向世人進(jìn)行了講解、展示。中國成為繼美國和俄羅斯之后第三個(gè)能在太空中測體重的國家。

創(chuàng)新永無止境，從2015年起這個(gè)團(tuán)隊(duì)從軟硬件兩方面對(duì)質(zhì)測儀進(jìn)行改進(jìn)，開啟了第二代質(zhì)測儀的研制之路。2018年8月，第二代質(zhì)測儀初樣鑒定件交付，2019年7月正樣產(chǎn)品完工。

第二代質(zhì)測儀從測試穩(wěn)定性、浪涌電流抑制、軟件算法優(yōu)化、工效學(xué)設(shè)計(jì)等方面入手，提高了剛度和強(qiáng)度。同時(shí)，優(yōu)化電纜布局、改進(jìn)電路和電磁兼容設(shè)計(jì)、做好靜電防護(hù)、加強(qiáng)多余物和微生物控制、進(jìn)行元器件降額，使質(zhì)測儀精度顯著提高，測量結(jié)果的一致性也較上一代質(zhì)測儀提高3～4倍，并通過嵌入式軟件增加通信功能和在線參數(shù)裝訂功能。

硬件上，在設(shè)備上增加液晶顯示屏數(shù)據(jù)傳輸接口及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，提高設(shè)備人機(jī)交換性，產(chǎn)品達(dá)到了國際先進(jìn)水平，并獲得4項(xiàng)專利。此外，由中國航天員科研訓(xùn)練中心牽頭，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)參與編寫的《微重力環(huán)境下人體質(zhì)量測量儀校準(zhǔn)規(guī)范》已由國家市場監(jiān)督管理總局立項(xiàng)，該規(guī)范為我國第一個(gè)航天測試儀器規(guī)范，目前正在開展意見征集，后續(xù)將作為新的國家標(biāo)準(zhǔn)存檔、運(yùn)行。

氣體流量調(diào)節(jié)閥也是天和艙上的關(guān)鍵設(shè)備之一——通過控制閥門開口量，來調(diào)節(jié)冷凝熱交換氣體流量的比例，從而改變空氣的換熱量和除濕量，由此對(duì)艙內(nèi)的溫度、濕度進(jìn)行控制，保證艙中航天員具有合適的工作環(huán)境。

這款產(chǎn)品由航天三江另一團(tuán)隊(duì)研制。1993年起，該團(tuán)隊(duì)就陸續(xù)為載人航天工程提供配套產(chǎn)品。在我國歷次飛行任務(wù)中，共承擔(dān)了載人航天工程環(huán)控生保分系統(tǒng)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保設(shè)備分系統(tǒng)等十余種產(chǎn)品的研制配套，多種地面測試設(shè)備參與試驗(yàn)任務(wù)，均得到實(shí)際飛行應(yīng)用和考核驗(yàn)證。

此外，由河南航天695廠為核心艙研制配套的長壽命泵、多種閥門和特種管路分別應(yīng)用于應(yīng)用流體回路系統(tǒng)、環(huán)控生保系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，肩負(fù)著保障在外太空復(fù)雜條件下實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)溫度恒溫、艙體液態(tài)介質(zhì)的傳輸和水資源系統(tǒng)的循環(huán)與供給、艙門檢漏供氣等重要任務(wù)，為在軌期間航天員安全執(zhí)行空間試驗(yàn)任務(wù)提供堅(jiān)實(shí)保障。

這只是天和核心艙上的幾項(xiàng)“黑科技”，天和核心艙上還有更多有趣的科技。應(yīng)該說，載人航天的實(shí)施是對(duì)制造業(yè)的一次大考。我們也期待著，它能進(jìn)一步帶動(dòng)中國制造業(yè)的提升，讓我們更快地躋身世界制造業(yè)強(qiáng)國。(詹媛)

關(guān)鍵詞： 質(zhì)量測量儀 氣體流量調(diào)節(jié)閥