空间蔬菜栽培装置中营养液输送系统的实验研究

目的 为未来的空间站研制一套在空间蔬菜栽培装置中应用的营养液输送系统,并通过地面实验初步证明其可行性。方法 参考国外资料并结合我国实际,进行空间蔬菜栽培装置样机中营养液输送系统的方案论证,方案设计,图纸设计和加工调试等,随后进行植物栽培地面验证试验。结果 营养液能够以毛细作用方式源源不断地输送到植物栽培基质,基质水分含量能够自动控制并按设定值保持恒定,所用生物材料生菜的生长形态和色泽基本正常。结论 初步证明空间蔬菜栽培装置样机中营养液输送系统基本满足空间微重力环境条件对植物营养液输送的要求。     

空间植物栽培装置地面改进样机研制

目的 在空间植物栽培装置地面样机研制的基础上,完成空间植物栽培装置地面改进样机的研制,使其工作原理更能适应空间微重力环境条件.方法 借鉴空间植物栽培装置地面样机的先期研制经验,在技术方案详细论证与设计的基础上,进行部件图纸设计与投厂加工、整机设备安装、调试和试运行等.结果 该样机可自动而有效地控制栽培室内的大气环境参数和栽培基质水分含量;温湿度控制、冷凝水收集和植物养分供应等工作原理基本满足空间微重力环境条件下的使用要求.结论 本样机设计合理,解决了空间植物栽培的大部分关键技术难题,为下一步研制上天产品和开展空间飞行试验研究奠定了重要基础.     

空间微藻光生物反应器地面试验样机研制

目的 针对空间环境条件特点,研制空间微藻光生物反应器地面试验样机,为未来长期空间飞行、深空探测等飞行任务的乘员提供藻蛋白和O2,并清除密闭环境中的CO2等废气.方法 根据未来空间条件下使用要求,进行系统设计、加工,研制成空间微藻光生物反应器,然后进行微藻培养验证实验.结果 该装置共包括生物反应器主体、光源、CO2供应组件、溶氧脱除组件等9个部分.在该装置中,采用了一种新型的光生物反应器主体为微藻的生长提供场所;研制成供气膜功能组件,为微藻提供生长所需的CO2气体,提高了CO2的吸收利用率;采用膜技术,研制成脱气膜功能组件,及时脱除了藻液中的溶解氧,不仅为乘员提供了呼吸用氧,提高了藻体的生长速率,而且大大地降低了空间微重力条件下的气/液分离负荷.验证试验结果表明:该装置系统运行良好,其能耗、体积、藻蛋白生产能力等均满足设计要求.经7 d培养后,培养液的藻体密度从0.174 g(DW)/L增加到4.064 g(DW)/L,平均每天的藻蛋白生产能力高达11.1 g(DW).结论 研制的微藻光生物反应器试验样机运行稳定,藻体生长良好,O2的脱除和CO2的供应原理适合空间微重力环境下使用要求.     

空间微生物废物处理装置地面试验样机研制

目的 研制空间微生物废物处理装置地面试验样机，为今后空间环境条件下植物不可食部分等废物转化为植物栽培液、实现空间物质的循环利用奠定基础。方法 提出技术指标和性能要求，进行方案论证和设计、各组件加工和性能检测、系统安装与调试，而后进行微生物废物处理试验。结果 该装置系统运行稳定，其能耗、体积和重量满足设计要求，出水水质和微生物处理能力好于设计要求。pH值和溶解氧浓度能自动控制，O2能实现无泡供应。生菜不可食部分等废物在该装置中能被所选用的微生物降解，总有机碳(TOC)和化学需氧量(COD)含量均显著下降。分别达92．1％和95．5％。结论 该装置结构设计合理，主要工作原理满足空间微重力条件设计要求，可作为空间条件下的废物降解处理装置。     

深空探测低压植物栽培装置研制

目的研制低压植物栽培装置，以便开展模拟深空探测低压条件下高等植物栽培技术研究，为建立低压条件下的受控生态生保系统奠定基础。方法通过详细的技术方案论证、图纸设计与加工、部件安装与调试以及装置试运行，最后开展验证实验来检验其技术性能。结果研制成功2套低压植物栽培装置，均能进行低压或常压植物栽培，该装置运行较为稳定，温度、相对湿度、大气总压、O2分压、CO2分压和基质含水量等技术参数均能进行有效的测量和控制。结论该装置各项实际性能指标基本满足设计和实验要求，可用于开展下一步低压植物栽培试验。     

装甲车辆舱内有害气体自动监测与净化装置研究

目的研制适用于装甲车辆舱室环境的有害气体自动监测与净化装置。方法系统设计为传感器组、控制器和空气净化机3个模块,采用集成化和数字化测试技术、物理吸附结合化学催化技术以及耐低温与抗冲击减振技术研制样机,并对样机进行模拟实验和环境适应性实验。结果样机实现了对模拟舱内CO、NO2、SO2、挥发性有机物（VOCs）和烟/粉尘实时监测与自动净化的功能,启动14～16 min后舱内有害气体浓度均符合相关标准规定。结论该装置净化效果明显,满足装甲车辆车载设备环境适应性要求,具备了应用于实车的技术条件。     

装甲车辆舱内有害气体自动监测与净化装置研究

目的研制适用于装甲车辆舱室环境的有害气体自动监测与净化装置。方法系统设计为传感器组、控制器和空气净化机3个模块,采用集成化和数字化测试技术、物理吸附结合化学催化技术以及耐低温与抗冲击减振技术研制样机,并对样机进行模拟实验和环境适应性实验。结果样机实现了对模拟舱内CO、NO2、SO2、挥发性有机物(VOCs)和烟/粉尘实时监测与自动净化的功能,启动14～16 min后舱内有害气体浓度均符合相关标准规定。结论该装置净化效果明显,满足装甲车辆车载设备环境适应性要求,具备了应用于实车的技术条件。     

微重力环境新型多功能膜生物反应器的研制

目的 研制一种微重力环境新型多功能膜生物反应器,用于细胞水平空间生命科学和航天医学研究.方法 根据微重力环境下的使用要求,进行方案论证、图纸设计、加工,并进行调试和初步微生物培养实验验证.结果 研制的新型多功能膜生物反应器包括液体贮存及供给系统、气体贮存及供给系统、培养系统、排气系统、排液系统和智能监控系统6个部分.研制的无泡供气膜功能部件,为微生物生长提供所需的氧气,提高了氧气的利用效率;研制的膜脱气功能部件,能及时脱除培养体系中的CO2.开发了DSP数字信号处理器控制系统,用于系统参数的监控和信息存储.验证实验表明,该新型多功能膜生物反应器运行稳定,其能耗、体积、重量和监控指标等均能达到设计要求.结论 该装置系统设计合理,氧气供给,营养混合传质和气液分离组件的工作原理适合微重力环境下生物反应器开发的使用要求.     

受控生态生保系统中C2H4去除装置的研制

目的 研制成C2H4去除装置,去除密闭环境植物生长过程中不断产生的微量C2H4气体,为受控生态生保系统大气控制提供有效的方法。方法 根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,并完成产品的加工、安装与调试,最后进行低浓度C2H4去除的验证试验。结果 该装置系统运行良好,其能耗、体积、降解C2H4能力等均满足设计要求。在气体流速为1．0～3．0L／min、相对湿度20％、灯源功率48W条件下,C2H4浓度从0．034mg／kg降至0．010mg／kg以下;从降解产物来看,除CO2和H2O外,基本上无其它有毒副产物产生。结论 该装置结构设计合理,C2H4去除效率高,可作为受控生态生保系统植物栽培体系中微量C2H4污染气体的去除装置。     

空间乙烯过滤器地面试验样机研制

目的 研制成空间乙烯过滤器地面试验样机,采用微生物技术控制受控生态生保系统中高等植物产生的微量乙烯(C2H4),以保障植物的正常生长发育.方法 通过详细的技术方案论证、图纸设计与加工、部件安装与调试以及样机试运行,最后进行验证实验来检验其技术性能.结果 样机反应器中基质的温度、含水量、pH值以及气体的流量、温湿度等参数均能实行有效控制,反应器中的微生物经过一段时间驯化后,对乙烯气体的最高降解率可达到9.04 mg/(m3·h).结论 样机实际性能基本达到了设计要求,运行稳定,可用于控制受控生态生保系统中乙烯气体的浓度.     

空间高等植物栽培地面实验装置的研制

为进行受控生态生保系统试验研究,研制了地面模拟实验装置。该装置由主机、氧气和二氧化碳测控系统、植物栽培系统和整机数据管理系统组成。栽培室内胆为面不锈钢结构,其有效容积１．８ｍ＾３,有效栽培面积１．２ｍ＾２;采用电子荧光灯作光源和聚乙烯醇缩甲醛材料作根基质;栽培室内的温度、相对湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、光周期和光强度等环境九营养液的ＰＨ值、电导率、溶解氧、储箱液位和供液流量等参数均实行自动调控。     

中国首批生物火箭发射实验——狗的四大生理指标综合结果

目的 观察T-7A(S2)生物火箭飞行因素对小狗等动物的影响,为空间生物学研究和生命保障系统的研制积累资料与经验,为将来载人航天做基础准备.方法 T-7A(S2)第一发生物火箭舱内载小狗"小豹";第二发载小狗"珊珊",均为雌性.飞行高度约70 km,飞行时间约25 min,飞行中纪录了狗的心电、血压、温度和呼吸4大生理指标.结果 2只小狗都安全健康返回地面.第一发火箭载"小豹"生理指标的记录获得全部成功.第二发火箭载"珊珊",由于火箭头体分离震动过大,影响了生理指标记录."小豹"在生物火箭飞行中,受到超重、失重等因素的作用,心率、心电及血压发生较大的变化,但均属于正常的、短暂的和可逆的生理应激反应.结论 小狗完全可以耐受T-7A(S2)生物火箭飞行过程中各种因素的作用,无不良生理后效应.     

环控生保集成演示验证系统总体设计及其试验验证

目的：研制环控生保集成演示验证系统，为未来中长期环控生保系统技术的研究创造一个先进的地面研究试验环境。方法：将固态胺二氧化碳收集浓缩、Sabatier二氧化碳还原、全氟磺酸热电综合膜蒸发尿处理和固态聚合物水电解制氧等再生式生保技术、集中通风温湿度控制技术、测量控制等非再生式技术集成在一密封绝热环境中，并通过试验考核。结果：系统及再生式各分系统主要技术指标满足要求，系统总体及各分系统的整合是成功的，基本上达到了系统整合部分闭环。结论：系统方案设计合理，系统的主要性能技术指标满足要求。系统总体及所属各个分系统之间匹配与协调性良好，系统运转正常，测试数据正确。     

Supine proton beam craniospinal radiotherapy using a novel tabletop adapter

To develop a device that allows supine craniospinal proton and photon therapy to the vast majority of proton and photon facilities currently experiencing limitations as a result of couch design issues. Plywood and carbon fiber were used for the development of a prototype unit. Once this was found to be satisfactory after all design issues were addressed, computer-assisted design (CAD) was used and carbon fiber tables were built to our specifications at a local manufacturer of military and racing car carbon fiber parts. Clinic-driven design was done using real-time team discussion for a prototype design. A local machinist was able to construct a prototype unit for us in <2 weeks after the start of our project. Once the prototype had been used successfully for several months and all development issues were addressed, a custom carbon fiber design was developed in coordination with a carbon fiber manufacturer in partnership. CAD methods were used to design the units to allow oblique fields from head to thigh on patients up to 200 cm in height. Two custom-designed carbon fiber craniospinal tabletop designs now exist: one long and one short. Four are in successful use in our facility. Their weight tolerance is greater than that of our robot table joint (164 kg). The long unit allows for working with taller patients and can be converted into a short unit as needed. An affordable, practical means of doing supine craniospinal therapy with protons or photons can be used in most locations via the use of these devices. This is important because proton therapy provides a much lower integral dose than all other therapy methods for these patients and the supine position is easier for patients to tolerate and for anesthesia delivery. These units have been successfully used for adult and pediatric supine craniospinal therapy, proton therapy using oblique beams to the low pelvis, treatment of various spine tumors, and breast-sparing Hodgkin's therapy.     

空间站Sabatier CO2还原装置实验研究

目的研究长期载人航天任务中舱室ＣＯ２催化还原处理的大气再生技术。方法 研制了Ｓａｂａｔｉｅｒ ＣＯ２还原装置地面实验样机系统。结果在ＣＯ２流量为１．０Ｌ／ｍｉｎ时,反应起动温度可降到１６５℃,起动时间１４ｈｉｎ,Ｈ２与ＣＯ２摩尔比分别为１．９,２．８,３．５,４．０和５．０时,贫组分一次通过。转化率均高于９５％;产物水无色,呈中性。结论Ｓａｂａｔｉｅｒ ＣＯ２还原装置地面实验样机系统操作简便,性能