4月16日，神舟十三號(hào)三名航天員完成為期六個(gè)月的太空“出差”任務(wù)順利返航。伴隨著飛船圓滿降落，電視機(jī)前的青島海爾生物醫(yī)療股份有限公司副總經(jīng)理陳海濤懸著的心，也跟著放下。此次在太空中伴隨宇航員一起生活六個(gè)月之久的海爾食品冷藏箱、醫(yī)用冷儲(chǔ)箱這兩臺(tái)特殊的“航天冰箱”正是由他設(shè)計(jì)。

　　新黃河記者從海爾集團(tuán)獲悉，從2011年到2022年，從神舟八號(hào)到神舟十三號(hào)，海爾航天冰箱已“七入太空”，成為中國載人航天項(xiàng)目的“標(biāo)配”。這打破了國外長達(dá)30年的技術(shù)壟斷，中國也由此成為繼美國、俄羅斯之后第三個(gè)掌握航天冰箱核心技術(shù)的國家。

　　那么，航天冰箱與家用冰箱有何不同？有哪些“絕技”？“天地聯(lián)動(dòng)”有哪些有意思的故事？航天冰箱是否跟著3名航天員一起返回了地球？聽聽陳海濤的答案吧。

　　新黃河：什么是航天冰箱？它與家用冰箱有何不同？

　　陳海濤：是為太空環(huán)境“特別定制”的冰箱。

　　顧名思義，航天冰箱是用于太空環(huán)境的低溫儲(chǔ)存設(shè)備，根據(jù)用途又分為醫(yī)用冷儲(chǔ)箱和食品冷藏箱。

　　醫(yī)用冷儲(chǔ)箱用來存儲(chǔ)空間醫(yī)學(xué)、生物試驗(yàn)樣本，以開展在軌醫(yī)學(xué)和生物方面的科研，支撐人員在空間站長期駐留；食品冷藏箱用來存儲(chǔ)航天員在空間站每天的食物。

　　由于太空環(huán)境極其特殊，航天冰箱的性能、設(shè)計(jì)等也跟家用冰箱大有不同。在太空微重力的環(huán)境下，物品是飄浮狀態(tài)，這就需要保持物品穩(wěn)定的同時(shí)又要方便取放。

　　新黃河：應(yīng)用場景的特殊性，給研發(fā)帶來了哪些難題？

　　陳海濤：輕、強(qiáng)、穩(wěn)、智、省，處處是坎。

　　一是“輕”。載人航天項(xiàng)目要求非常高，產(chǎn)品研發(fā)都要精確到克。為把航天冰箱做“輕”，我們通過制冷系統(tǒng)選擇、結(jié)構(gòu)緊湊性設(shè)計(jì)、保溫層厚度減半等把重量一克一克往下減，實(shí)現(xiàn)了箱體重量比項(xiàng)目要求的設(shè)計(jì)限值還低25%。

　　二是“強(qiáng)”?；鸺l(fā)射階段，神舟飛船會(huì)經(jīng)受振動(dòng)、沖擊、噪聲等各種極限考驗(yàn)，這要求航天冰箱具備更高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，承受振動(dòng)12g和沖擊500g的瞬間最大加速度，相當(dāng)于航天冰箱要承受自身重量500倍的瞬間沖擊，這一指標(biāo)超過了飛機(jī)零部件抗振動(dòng)、抗沖擊的要求。

　　三是“穩(wěn)”。在發(fā)射階段是“超重”帶來的強(qiáng)度考驗(yàn)，進(jìn)入太空中則是“失重”帶來的穩(wěn)定考驗(yàn)。想象一下空間站里航天員們一打開冰箱，蘋果、酸奶到處飄，會(huì)帶來很大的麻煩，所以航天冰箱要既能固定物品，又能方便航天員取放。為此，我們試驗(yàn)了金屬材料、彈簧結(jié)構(gòu)等多種材質(zhì)和方案，最后設(shè)計(jì)了一種防護(hù)網(wǎng)，方便取放的同時(shí)還耐菌，航天員實(shí)際使用后反饋不錯(cuò)。

　　四是“智”。航天員在軌的時(shí)候要管理很多設(shè)備，要處理的任務(wù)非常多。為給航天員“減負(fù)”，我們在航天冰箱上應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，冰箱可以連到內(nèi)部局域網(wǎng)上，航天員通過一個(gè)類似PAD的手持終端就能完成開關(guān)機(jī)、溫度設(shè)定等，這是國際空間站也沒有的方案。更厲害的是，航天冰箱離地球表面約400千米的距離，也可以和地面的國家航天中心聯(lián)網(wǎng)，航天員休息的時(shí)候就由地面工作人員來照看這些設(shè)備。

　　五是“省”。航天設(shè)備在軌運(yùn)行使用的電來自太陽能帆板，節(jié)能是航天冰箱研發(fā)的重要指標(biāo)。微重力環(huán)境下壓縮機(jī)制冷技術(shù)失靈，我們就探索應(yīng)用了航天熱電制冷系統(tǒng)，把航天冰箱能耗做到普通節(jié)能燈的約1/3，比項(xiàng)目要求的還降低了25%。

　　新黃河：研發(fā)過程中有沒有印象深刻的故事？

　　陳海濤：技術(shù)難題、時(shí)間進(jìn)度都讓我對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的敬畏一再加深。

　　第一個(gè)是震下來的門。前面說了火箭發(fā)射階段的振動(dòng)和沖擊力是非常大的，所以我們在提報(bào)航天冰箱方案時(shí)，已經(jīng)提前做了結(jié)構(gòu)加強(qiáng)設(shè)計(jì)，包括門軸、門鎖結(jié)構(gòu)，都是選用高強(qiáng)度的鋼材做的，而且做原理試驗(yàn)?zāi)茏叩猛ǎY(jié)果在做環(huán)境適應(yīng)性測試時(shí)，直接就把冰箱門給震飛了。這讓我們重新認(rèn)識(shí)了航天冰箱要面對(duì)的特殊環(huán)境有多嚴(yán)苛，為了兼顧“輕”和“強(qiáng)”，我們在材料和結(jié)構(gòu)上做了很多嘗試，才把這個(gè)問題解決了。

　　第二個(gè)是靜電擊穿的時(shí)間點(diǎn)。那時(shí)離產(chǎn)品交付只剩一兩個(gè)月了，在一次摸底實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生了靜電擊穿。我們當(dāng)時(shí)就想，一定要趕緊找出原因，不然耽誤整體項(xiàng)目進(jìn)度的責(zé)任和損失難以估算。那是春節(jié)期間，大家都沒回家，就在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)驗(yàn)證，我們甚至在大年二十九去醫(yī)院給“元器件”掛了急診，為被打穿的元器件拍了X光片，依然沒有發(fā)現(xiàn)原因。在大家都有點(diǎn)絕望時(shí)，終于發(fā)現(xiàn)這并不是產(chǎn)品本身的問題，而是在實(shí)驗(yàn)過程中，里面放了一個(gè)模擬負(fù)載的裝置，它和冰箱發(fā)生了靜電摩擦，造成了元器件的損傷。

　　所以近10年里，海爾航天冰箱“七入太空”，為保障每一次項(xiàng)目進(jìn)度，我們團(tuán)隊(duì)每一次都是高度緊張、全力以赴。

　　新黃河：航天冰箱項(xiàng)目為什么會(huì)選擇海爾？

　　陳海濤：用硬指標(biāo)說話，吸引更多中國企業(yè)共筑“航天夢”。

　　2006年啟動(dòng)醫(yī)用冷儲(chǔ)箱項(xiàng)目時(shí)，面對(duì)國外航天技術(shù)的封鎖，中國航天向國內(nèi)頂尖的、做制冷類產(chǎn)品的公司提出需求，看有沒有好的方案，提需求時(shí)也沒設(shè)上限，只要求重量越低越好，效率越高越好。最后，海爾憑借硬指標(biāo)拿下了這個(gè)項(xiàng)目。

　　以前，航天產(chǎn)品很少有企業(yè)參與，因?yàn)閷?duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，企業(yè)保證起來會(huì)有困難。海爾作為企業(yè)參與核心裝備的研制，不僅交付的產(chǎn)品性能超出了規(guī)定指標(biāo)，而且第一次參與研制的設(shè)備就上天了，上天后還非常順利地完成任務(wù)，并在后面每一次任務(wù)中都表現(xiàn)得非常可靠、非常穩(wěn)定，給他們留下了非常深刻的印象。

　　在這個(gè)基礎(chǔ)上，中國航天工程后來再做空間站食品冷藏箱時(shí)，直接選擇了海爾。

　　新黃河：海爾航天冰箱在全球技術(shù)水平如何？

　　陳海濤：有的產(chǎn)品指標(biāo)比國際空間站做得還要好！

　　我們剛接航天冰箱項(xiàng)目時(shí)，只知道有航天冰箱，但誰也沒見過，國外技術(shù)對(duì)中國封鎖，我們完全是從零開始。當(dāng)時(shí)特別深刻地感覺到，核心技術(shù)真的是買不來，還是要靠我們自己去創(chuàng)新，才能不被“卡脖子”。

　　除了前面提到的航天冰箱能實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)聯(lián)網(wǎng)互動(dòng)，我們的航天冰箱能耗指標(biāo)也更優(yōu)。醫(yī)用制冷設(shè)備是看“單位容積的能耗”這個(gè)指標(biāo)的，就是每單位容積每天運(yùn)行的耗電量是多少，根據(jù)公開信息，和國際空間站上的同類產(chǎn)品相比，在這個(gè)指標(biāo)上我們做得更好。

　　新黃河：天地聯(lián)動(dòng)有什么有意思的事？

　　陳海濤：吸塵器在太空也有妙用。

　　雖然航天冰箱離地球表面約400千米，但可以和地面實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。來自太空的每一次反饋，都有地面人員的及時(shí)響應(yīng)。

　　比如前一段時(shí)間，航天員反饋冰箱溫度有點(diǎn)高，我們在地面上考慮了各種可能，也和航天員天地聯(lián)動(dòng)配合做了很多分析，最終發(fā)現(xiàn)問題出在過濾器上，它吸附灰塵會(huì)導(dǎo)致溫度升高。這個(gè)問題我們在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮過了，知道航天員在空間站里有吸塵器，就建議他們用吸塵器吸一吸過濾器，溫度接著就降下來了。所以說，他們在軌飛行時(shí)，我們時(shí)時(shí)刻刻都在關(guān)注，他們能夠順利完成任務(wù)返回，也是我們最大的心愿。

　　新黃河：航天冰箱跟著返回艙一起回來了嗎？

　　陳海濤：沒有，帶回來的是低溫存儲(chǔ)裝置和生物樣本。

　　在返回過程中，為保證航天員的安全，要嚴(yán)格控制返回艙的重量。為此，醫(yī)用冷儲(chǔ)箱在完成任務(wù)后，就被留在神舟飛船里，進(jìn)入大氣層時(shí)被銷毀，而重要的生物樣本則會(huì)被轉(zhuǎn)移到低溫存儲(chǔ)裝置中，跟隨航天員通過返回艙回到地面，再被及時(shí)送檢。食品冷藏箱則繼續(xù)留在天和核心艙執(zhí)行任務(wù)。

新黃河記者：黃敏