筑夢(mèng)九天·廣東力量 | 天宮“神器” 廣東智造-世界獨(dú)家

今年10月，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空，成功與天和核心艙對(duì)接。歷時(shí)三十年，中國(guó)空間站終建成。近日，神舟十五號(hào)發(fā)射成功，神舟十四號(hào)與神舟十五號(hào)實(shí)現(xiàn)首次在軌交接；12月4日，神舟十四號(hào)順利返回。一個(gè)個(gè)歷史性瞬間，書寫著中國(guó)航天奮起直追、勇攀高峰的不懈追求與努力。廣州日?qǐng)?bào)特推出《筑夢(mèng)九天·廣東力量》系列報(bào)道，細(xì)數(shù)智造、育種、衛(wèi)星方面廣東企業(yè)的艱苦攻關(guān)，講述那些筑夢(mèng)九天的故事。

當(dāng)你拿起一支筆隨意在紙上涂寫、當(dāng)你花一小時(shí)烹煮好一餐美食、當(dāng)你順手將廚余扔進(jìn)垃圾箱……你或許很難想象，這些極為簡(jiǎn)單的日常小事，在400多公里外的太空，會(huì)變得異常復(fù)雜，看似輕松地遨游太空，其實(shí)是一場(chǎng)“失重大挑戰(zhàn)”。

(相關(guān)資料圖)

在這場(chǎng)逐夢(mèng)太空的挑戰(zhàn)中，廣東智造不曾缺席。“太空限定”版航天微波爐、保持太空之家整潔無菌的真空壓縮袋、可以任意角度書寫的太空筆……一直以來，廣東企業(yè)攻堅(jiān)克難，經(jīng)過無數(shù)次的嘗試和試驗(yàn)，將許多“不可能”變成“可能”，默默為中國(guó)“航天夢(mèng)”提供著支持和保障。

“中山造”真空收納袋

首次升天時(shí)間：神舟八號(hào)

用途：收集宇航員飲食起居產(chǎn)生的廢棄物

絕技：阻隔性、阻氧性、耐穿刺性

3名航天員空間站住半年大概要用2000個(gè)收納袋

航天真空收納袋。

在太空艙密不透風(fēng)和失重的環(huán)境下，細(xì)菌繁殖能力是地面上的80倍，航天員起居飲食產(chǎn)生的殘余物品飄浮在艙內(nèi)，若處理不當(dāng)，極易腐爛并產(chǎn)生揮發(fā)性氣體，危及工作空間和生存環(huán)境。因此，航天員在空間站工作生活產(chǎn)生的廢棄物，如換洗衣物、食品包裝、廚余垃圾等物品，都要分門別類、仔細(xì)地收納到對(duì)應(yīng)的裝置里。

從神舟八號(hào)飛船開始，廣東太力科技集團(tuán)股份有限公司研制生產(chǎn)的真空收納袋已經(jīng)15次登上太空，“這些袋子雖然看起來很普通，但是航天員在飛船上的飲食起居都離不開它們。”該公司總工程師王振昌介紹，由于航天環(huán)境的特殊性，上太空的真空壓縮袋都要根據(jù)用途特別定制，“這些袋子跟我們平時(shí)用的不一樣，因?yàn)檫@些袋子收納之后最久要在空間站里面存放半年以上，這對(duì)收納袋的阻隔性、阻氧性、耐穿刺性都要求很高。”

航天真空收納袋。

以用來收集航天員餐廚垃圾的二型壓縮袋為例，阻隔性主要是防止食物殘?jiān)漠愇讹h出來，還有防止液體泄漏；阻氧性就是防止細(xì)菌在里面滋生，因?yàn)槭澄餁堅(jiān)苋菀鬃躺?xì)菌；耐穿刺性則是為了防止某些物品的包裝過硬，抽真空后變形將袋子刺破。

除了殘留食品包裝壓縮袋以外，還設(shè)計(jì)有殘余物品壓縮袋、服裝壓縮袋、廢物收集袋、鋁箔密封袋等，不同類型的真空壓縮袋分別對(duì)應(yīng)不同的作用，有的用于處理食物殘?jiān)械挠糜谑占{航天員的衣服行李，有的用于處理航天員起居所產(chǎn)生的生活垃圾以及排泄物。

別看這樣一個(gè)小小的真空密封收納裝置，實(shí)際上，真正“升空”前經(jīng)過了逾5000次的檢測(cè)和3000余次試驗(yàn)，突破各種技術(shù)難題并不斷優(yōu)化，才能順利成行的。

可以說，航天員在太空中的工作、生活處處都離不了這個(gè)不起眼的小袋子。據(jù)介紹，航天員在太空中平均每天要使用5~6個(gè)真空收納袋，此前神舟十三號(hào)3名航天員在空間站工作生活長(zhǎng)達(dá)半年，大概使用了2000個(gè)真空收納袋。

“當(dāng)前我們還在不斷地研發(fā)創(chuàng)新，以提升現(xiàn)有的產(chǎn)品質(zhì)量。”王振昌表示，下一步，集團(tuán)將加大新材料新技術(shù)的研發(fā)投入，打造出更多更好的產(chǎn)品，助力航天事業(yè)創(chuàng)造整潔無菌的“太空之家”。

“東莞造”便攜式衛(wèi)生用品

首次升天時(shí)間：神舟六號(hào)

用途：特殊功能設(shè)計(jì)的尿液收集裝置

絕技：祛除異味、抑菌、防泄漏

這款衛(wèi)生用品多次隨“神舟”航天員上天

“人有三急”，哪怕是在太空漫游也是如此，而東莞智造的產(chǎn)品提供了“方便”。坐落于東莞市茶山鎮(zhèn)的廣東茵茵股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“茵茵”）是中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心的重點(diǎn)協(xié)作單位，其研制的便攜式衛(wèi)生用品陪伴中國(guó)航天員多次登上太空。

2021年9月17日，神舟十二號(hào)載人飛船返回艙成功著陸，執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波安全順利出艙。三個(gè)月來的太空任務(wù)中，他們用上了這款便攜式衛(wèi)生用品——一種以紙尿褲為基礎(chǔ)，包含了特殊功能設(shè)計(jì)的尿液收集裝置。

據(jù)了解，在飛船起飛和著陸以及空間站出艙時(shí)，航天員都是“全副武裝”穿著航天服，同時(shí)也會(huì)穿戴上述便攜式衛(wèi)生用品。

由于航天服是密閉的，尿收集裝置設(shè)計(jì)需要有更高的吸收能力、更有效的凈味能力、更強(qiáng)大的鎖水能力和防漏能力等。為此，該企業(yè)設(shè)立了技術(shù)中心，建有微生物檢測(cè)、化學(xué)、物理、恒溫技術(shù)等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了太空速滲導(dǎo)流、航天炭芯凈味等技術(shù)突破。

翟志剛在神舟十三號(hào)飛船中整理垃圾。（視頻截圖：中國(guó)載人航天官網(wǎng)）

“茵茵”研制的尿收集裝置，注重通過核心技術(shù)和人性化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高效的吸取、凈味、抑菌、鎖水和防漏能力。企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人曾對(duì)媒體表示，從神舟六號(hào)開始，每次航天員從太空返回地球，都會(huì)給公司提出一些新的建議，經(jīng)過不斷地改良和改進(jìn)，目前在衛(wèi)生用品方面企業(yè)已經(jīng)有100多個(gè)專利產(chǎn)品，其質(zhì)量和舒適度也在不斷改進(jìn)。

從2004年6月完成第一次航天員衛(wèi)生用品合格交付開始，“茵茵”至今承擔(dān)并出色地完成了神舟六號(hào)、神舟七號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)、神舟十一號(hào)、神舟十二號(hào)等飛行任務(wù)的宇航員便攜式衛(wèi)生用品的研發(fā)生產(chǎn)任務(wù)。

“佛山造”航天微波爐

首次升天時(shí)間：天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船

用途：為航天員烹制一日三餐

絕技：極致緊湊型“身材”、超一級(jí)能效

7分鐘便可烹制完成三名航天員的餐食

第14屆中國(guó)航展上亮相的中國(guó)空間站組合體1:1展示艙里，展出的微波爐（上）和冰箱（下）模型。

遠(yuǎn)在太空，航天員們?nèi)绾谓鉀Q一日三餐？每逢佳節(jié)想念“家的味道”時(shí)，怎么辦？神舟十四號(hào)乘組在空間站與神舟十五號(hào)“太空會(huì)師”，共同生活工作的5天里，他們會(huì)吃些什么呢？這臺(tái)特別為太空定制的微波爐，將提供健康、營(yíng)養(yǎng)、美味的餐食。

實(shí)際上，中國(guó)是世界上第一個(gè)、也是目前唯一一個(gè)讓航天員在太空用上微波爐的國(guó)家，這臺(tái)微波爐界的“天花板”，由佛企格蘭仕自主研發(fā)。如今，航天微波爐已兩度“上天”，2021年5月29日，首臺(tái)航天微波爐隨著天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)入太空。而在今年的7月26日，第二臺(tái)航天微波爐隨“問天”實(shí)驗(yàn)艙入駐中國(guó)空間站，按照計(jì)劃，每臺(tái)航天微波爐要在中國(guó)空間站持續(xù)工作十年。

在太空中完成一餐主食，并非易事。航天微波爐要如何抗住重力上天？要怎么抵抗微波干擾、在真空環(huán)境中運(yùn)行？如何在極致節(jié)能的同時(shí)，還能高效烹飪，并百分百還原食品風(fēng)味？這些都是需要攻克的難題。

作為微波爐的“心臟”，磁控管技術(shù)是核心。普通磁控管的微波頻段與空間站W(wǎng)i-Fi的頻段恰巧重疊，一旦發(fā)生干擾，后果非常嚴(yán)重。格蘭仕專門研制出特種磁控管，經(jīng)過無數(shù)次頻率調(diào)整測(cè)試，確保航天微波爐能夠在太空環(huán)境長(zhǎng)期正常且安全高效運(yùn)行。

由于空間站能源有限，航天微波爐的參數(shù)與地面一般家電相比“大不同”。航天微波爐既要做到體積小，強(qiáng)度大，并且運(yùn)作還要高效，堪稱“螺螄殼里做道場(chǎng)”。航天微波爐使用功率僅600瓦，體積控制在7升，遠(yuǎn)小于普通的家用產(chǎn)品。在重量上，航天微波爐的電源元件僅0.6公斤，比起普通微波爐減重了80%以上。以極致緊湊型“身材”做到超一級(jí)能效，使用變頻微波電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)高壓變壓器，兩臺(tái)航天微波爐，7分鐘便可烹制完成三名航天員的一餐主食。

此外，在研發(fā)過程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)產(chǎn)品本身的機(jī)械強(qiáng)度，并創(chuàng)造性采用緊固件、一體成型等創(chuàng)新工藝，在減小體積的同時(shí)，讓航天微波爐產(chǎn)品更加“結(jié)實(shí)”。“升天”前，經(jīng)過多次震動(dòng)測(cè)試，貼合的軟包、扎實(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，完美解決高頻、共振的沖擊問題。

經(jīng)過多款實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的迭代，不斷提升相關(guān)技術(shù)，中國(guó)首臺(tái)航天微波爐才得以“誕生”。

“韶關(guān)造”太空筆

首次升天時(shí)間：神舟十號(hào)

用途：在太空中書寫

絕技：在極寒冷溫度或100℃高溫下均能使用

筆芯自帶加壓裝置

可任意角度書寫甚至倒著寫

鐫刻著“祥云圖案”的太空筆。

從神舟十號(hào)到神舟十四號(hào)，一支來自韶關(guān)始興企業(yè)生產(chǎn)的太空筆都讓大家津津樂道。在神舟系列飛船發(fā)射升空的場(chǎng)景里，人們經(jīng)常看到中國(guó)航天員用這支筆來驗(yàn)證在軌失重狀態(tài)，它在鏡頭前的每一次漂浮與旋轉(zhuǎn)，仿佛都在向世人傳遞著“一切正常”和“狀態(tài)良好”的信號(hào)。

早在2012年，盛怡公司開始為中國(guó)航天研制太空筆。該企業(yè)研制的中國(guó)第一支太空筆隨“神舟九號(hào)”搭載升空試驗(yàn)，2013年在“神舟十號(hào)”正式使用。經(jīng)過飛行任務(wù)的驗(yàn)證，該筆使用方便，書寫流暢，功能正常，滿足任務(wù)需求。“神十”任務(wù)書寫筆是中國(guó)自主研發(fā)的第一支太空筆，極大地解決了太空鉛筆在太空上書寫的不便。

2021年，該公司設(shè)計(jì)研發(fā)的“祥云圖案”太空筆隨“神舟十二號(hào)”升空成為中國(guó)空間站航天員工作用筆，再次成為中國(guó)航天科技的歷史見證。之后，“祥云圖案”太空筆又隨神舟十三號(hào)和神舟十四號(hào)載人飛船再次“飛”上“天宮”。

小小一支筆從設(shè)計(jì)到研發(fā)再到生產(chǎn)，一系列技術(shù)都已經(jīng)牢牢掌握在了中國(guó)人手中。這支筆的生產(chǎn)材料、油墨、筆芯等都是在始興縣制筆園區(qū)的工廠內(nèi)生產(chǎn)完成的。其最核心的技術(shù)是筆芯，不僅使用了高黏度的特種油墨，還自帶加壓裝置。無論是在油墨的黏度、書寫體驗(yàn)、書寫長(zhǎng)度等方面，都優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品。

據(jù)相關(guān)企業(yè)負(fù)責(zé)人介紹，太空筆產(chǎn)品研制從設(shè)計(jì)開始就有著嚴(yán)格的要求。書寫筆的材料、質(zhì)量、模具、印刷、油墨、檢驗(yàn)等整個(gè)過程必須一絲不茍。如在檢測(cè)環(huán)節(jié)就有滲透性、干燥性、耐水性、耐光性、耐沖擊性、出芯機(jī)構(gòu)靈活性檢驗(yàn)等數(shù)十項(xiàng)。還要進(jìn)行書寫性能測(cè)試、沖擊振動(dòng)試驗(yàn)、快速減壓試驗(yàn)，在安全可靠性上的設(shè)計(jì)更是十分苛刻。小小的一管筆，用“浴火重生”來形容一點(diǎn)也不為過。產(chǎn)品出廠前，對(duì)全部產(chǎn)品進(jìn)行抽查，如有一支不合格，整批產(chǎn)品都需報(bào)廢。

來自中科院官網(wǎng)的一篇科普文章顯示，太空任務(wù)對(duì)太空筆提出了極其苛刻的要求，它可以在任意角度下書寫，甚至倒著寫；它可以在失重的真空條件下書寫；它可以在極寒冷的環(huán)境下或者沸騰的溫度下書寫；它幾乎可以在任何表面上書寫而不會(huì)對(duì)筆造成損壞，如沾了油的紙、膠片、玻璃、金屬、木塊、石頭等。

策劃、統(tǒng)籌：占豪劍

文、圖：廣州日?qǐng)?bào)·新花城記者 張翔宇、卜瑜、謝英君、黃子寧

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