实践能力展示:太空洗衣不用愁

研究背景

我国将于2011年下半年发射重达8吨的“天宫1号”空间实验站，随后还将相继发射神舟8、9、10号飞船，分别与其实现对接。其中的核心舱需长期有人驻守，能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。人类并不满足于在太空短暂的旅游，为了开发太空，需要建立长期生活和工作的基地。随着航天技术的进步，在太空建立新居所的条件逐渐成熟。据透露，中国的首个空间站建成后，其核心舱可以不断加舱。届时，每年将往空间站发射若干个航天器。空间站可供多名航天员在其中生活、工作和巡访，但是长期生活在太空中的宇航员换下的脏衣服，又如何清洗呢?

研究目的

洗衣机给我们的生活带来不少便利，航天员在太空中也用洗衣机清洗衣物吗?答案否定的。目前，太空中的各类载人航天器，包括国际空间站里都没有洗衣机，因为水资源在太空中是十分宝贵的。从地球向国际空间站运水的费用十分高昂，虽然现在大量使用再生水，却不能满足全部需求，因此，在太空洗衣服更是件奢侈的事情。但是，空间站经常有航天员执行长期飞行任务，他们有时在太空一住就是半年，不换衣服怎么行呢?(编者：长期执行任务的航天员的替换衣服，除了升空时带上去外，通常是用货运飞船送上去，换下来的脏衣服再带回来处理。)为此，我决定研制设计一种适合在空间站特殊环境中使用的新概念洗衣机。

基本思路

我们知道，空间站中的物体在太空中处于失重状态，极易飘浮。因此其洗衣过程必须在密闭的系统中完成。但是太空中缺少水源，而洗衣需要用水作为载体，脏水又不能随意排放，会污染太空环境。因此，必须把衣服上洗到水中的脏物再从水中分离出去，并且还要消毒杀菌除异味，才能使水循环重复利用。为了保证空间站中的安静，应模拟人手柔性搓揉、挤压的洗涤方式，尽可能减少机械噪声。

还有就是空间站无法晾晒湿衣，应设计电热烘干装置，并回收水蒸气。因此，太空洗衣机应采用程序自动控制技术，实现洗涤、污水处理、烘干等过程，能按需要设定程序，自动完成全部洗涤过程。

整体方案的设计

本项目依据空间站内的人造气压环境，以及缺水、失重、低噪、不能排放污水、不能晾晒湿衣等限制条件，大胆地进行创意性设计，并按照设计方案完成了模型机的研制。模型机由洗涤系统、水处理系统、气处理系统、热处理系统组成一个密闭的整体，以及电子程控系统、机体等主要部分构成。

洗涤系统：主要由橄榄形洗衣桶、洗衣桶密闭盖和两个膨大后的总体积与洗衣桶内腔容积相等的气囊式橡胶洗衣球等组成，为模拟人手搓揉洗涤和水的循环使用提供条件。

水处理系统：主要由净水储水箱、毛发过滤器、污水处理器(由三级污水透析净化器、脉冲臭氧发生器构成)、输水管道以及控制阀门等组成，为洗涤过程中没有污水排放和水损耗的特殊要求提供条件。

气处理系统：主要由抽气泵、充气泵、输气管道、控制阀门等组成，为空间站特殊的洗涤方法和条件提供动力，以压缩气流传动取代普通洗衣机的机械传动结构的功能。

热处理系统：主要由电热器、鼓风机、热风管道、控制阀门等组成。它的主要功能是把经过挤压脱水的潮湿衣服，再次进行热烘脱水。

电子程控系统：本模型机暂时采用数字时间继电器，按规定的时序编程，控制气、水、热等系统的工作状态，实现整个洗涤程序的自动控制。

试验心得

本实验通过气、水、机结合，实现在封闭环境下的衣物洗涤过程，设计出了适合在空间站特殊环境中使用的洗衣机。在整个实验过程中，让我了解了医学透析原理、污水处理和臭氧杀菌等理念。开拓了我的知识视野，扩展了我的科学研究思路。