平均年齢33歳！中国の宇宙ステーション用の超「浄化装置」を建設するのに10年かかった

宇宙ステーションの水リサイクルシステムのレンダリング。

宇宙ステーションの環境制御および救命用尿処理サブシステムの動作効果図。画像提供：中国航空宇宙科学産業公司第二アカデミー206研究所

宇宙飛行士が宇宙で飲む水はどこから来るのでしょうか？ほぼすべての宇宙ミッションで同様の疑問が提起されます。先日行われた中国の宇宙ステーションでの初の宇宙教育の地上教室では、一部の学生が飲料水と酸素の問題をどう解決するかという問題を提起した。

神舟13号の宇宙飛行士、葉光復氏は、宇宙で使われる食料は初期段階で「宇宙特急」を通じて中国の宇宙ステーションに送られ、生活用水はリサイクル水から来ていることを明らかにした。宇宙ステーションには、リサイクルを実現するための水再生システムが備わっています。

その背後には、中国の宇宙ステーションのスーパー「浄化装置」、つまり環境制御と生命保護のための尿処理サブシステムの保証が欠かせない。このシステムは、6 リットルの尿から 5 リットルの蒸留水を抽出でき、最大水生成速度は 1 時間あたり 2.5 リットルです。蒸留水は水処理サブシステムによって浄化され、その後、宇宙ステーションで長期間働く宇宙飛行士の洗浄や酸素生成のニーズを満たすためにリサイクルされます。

システム開発チームの平均年齢は33歳です。中国航天科技集団第二第206研究所の若いチームが10年かけて夢を実現し、星の浄化装置の開発に成功し、中国の宇宙飛行士が長期間宇宙に滞在することを可能にした。

開拓

2021年4月29日、宇宙ステーションの天河コアモジュールを搭載した長征5号B堯2号ロケットが空に突入し、空に明るい弧を描いた。数え切れない人々が「中国の力」を称賛する一方で、第二科学院第206研究所の宇宙ステーション環境制御・生命維持チームのメンバーは依然として不安を抱いていた。

6月24日まで、成功の知らせが星空から届きました。彼らが開発した環境制御と救命のための尿処理サブシステムは、初の尿回収に成功し、中国の宇宙ステーションにおける軌道上水資源のリサイクルを実現した。生成された蒸留水の指標は使用要件を満たしていました。

専門家の中には、宇宙飛行士が宇宙ステーションに長期間滞在するのであれば、「生命の源」である水の問題を解決しなければならないと指摘する者もいる。そうでなければ、中国独自の宇宙実験室の建設は不可能となるだろう。

2012年当時、中国には環境制御・生命維持システムにおける尿処理問題など、宇宙ステーションの重要な技術のうち未解決のものが10以上残っていた。第二アカデミー第206研究所が宇宙分野に参入し、システム開発ミッションの入札に勝ち、独自の「長征」を開始したのもこの年でした。

第206研究所の副所長である白鵬英氏は、当時はすべてをゼロから始めなければならなかったと語った。宇宙製品の長寿命と高い信頼性、そして機械、電気、ガス、液体、熱の技術的課題に直面し、研究開発チームは 10 年にわたる技術的ブレークスルーを開始しました。

「宇宙ステーションの尿処理技術は国際的に認められた技術的課題であり、わが国の宇宙ステーション建設の重要な技術の一つである。技術封鎖により、参考となる技術情報を見つけることは基本的に不可能である」と、第206研究所科学技術委員会の副主任エンジニアである李建東氏は述べた。

環境制御および人命救助用尿処理サブシステムの技術リーダーとして、彼はチームを率いて微小重力環境に適した技術的ソリューションを開発しました。

「当時、私たちは7～8セットの試作品を作りました。試作品からエンジニアリング製品に至るまで、何百回ものテストを実施し、ついに密閉の問題を解決しました」と李建東氏は語った。

10年間の努力を経て、李建東はチームを率いて「0から1」への突破口を開き、環境制御とバイオセーフティ尿処理サブシステムがプロトタイプから正式な製品へと変化する困難な過程を目の当たりにしました。

若者

2015年にチームに加わった1980年代生まれの若者、梁英斌は、今ではチームの中核に成長した。システムの最終的な組み立てと統合、回転部品の摩耗と腐食、高信頼性切断などの困難な問題を解決し、製品寿命を大幅に向上させました。

2020年6月、ある試験場ではクローズド管理が実施されました。そこで勤務していた若手デザイナーの張玉祥さんは、その場に留まった。毎日10時間以上テストをした後、キャンプ用ベッドで眠った。彼が最もよく食べていた食べ物はインスタントラーメンだったが、彼は一度も文句を言わなかった。

若手デザイナーの韓宇明氏は記者団に対し、ある試験場での50日間以上の事前シミュレーション試験中、王天宝氏を含む数人の同僚と交代で当番を務め、監視室で尿処理サブシステムの動作を観察したと語った。実際、10時間を超えるシフト中は、コンピューター画面上のデータに異常がないことがよくあります。むしろ、シフトが終わった後には、その期間中にデータを要約して分析する必要があるため、忙しくなります。

50日以上が経ち、作業場から一歩外に出た瞬間、午後の日差しが彼らの顔を照らし、韓宇明は突然「私たちは何かとても素晴らしいことを成し遂げたようだ」と感じた。

尿処理サブシステムには大量の消耗品が関係するため、チームは地上規模のテストを実施しました。 2018年にチームに加わった唯一の女性メンバーである李暁丹さんは、カン・チュンレイさんやチャン・デリさんを含む数人の同僚とともに、13か月かけて3万リットル以上のサンプル水を処理した。彼らは一日に何度も水サンプルを準備し、採取し、テストし、分析し、記録しなければなりませんでした。彼らは数百ページに及ぶデータからパターンを発見し、製品の軌道上交換サイクルに重要な基礎を提供しました。

2021年の初め、打ち上げミッションの前夜、システムの総合実験の重要な時期が偶然にも春節休暇と重なりました。現在、チームメンバーは海南省文昌発射センター、天津市大型宇宙船AITセンター、北京市宇宙飛行士訓練センターなどに分散しており、3つのミッションラインに分かれて同時に作業を進めている。製品の設計、プロセス、検査などのいずれかのリンクに欠陥があると、打ち上げミッションの遅延につながります。

実験の継続的な実施を確実にするため、チームメンバーは全員一致で家族との再会の機会を放棄し、大晦日も持ち場に留まりました。結局、何日も何晩も残業した後、製品サンプルは予定通りに納品されました。

白鵬英さんは、10年経った今、チームメンバーの若々しさや純真さを見つけるのは難しいと語った。残っているのは、困難に耐えた後の中国宇宙飛行士の粘り強さ、あらゆる障害を克服するという信念、そして課題に立ち向かう勇気だ。今、この若いチームは再び星の海への旅に出ます。

（趙晨記者邱晨輝）

出典：中国青年報