14 Schränke in den Himmel schicken? Was denken sie?

Fei Junlong, Zhang Lu, Deng Qingming und andere Mitglieder der Shenzhou-15-Crew befinden sich seit fast 150 Tagen im Orbit. Während dieser Zeit haben sie eine Reihe wissenschaftlicher Experimente unter Verwendung wissenschaftlicher Experimentierschränke durchgeführt, beispielsweise ohne Behälter, mit hoher Mikrogravitation und variabler Schwerkraft. Bei vielen dieser Projekte handelt es sich um Erstprojekte.

Es handelt sich um 14 Experimentierkabinette mit je 2 Kubikmetern Fassungsvermögen, die es Astronautengruppen ermöglichen, Experimente im Orbit durchzuführen. Jeder Versuchsschrank ist vergleichbar mit einem Labor von Dutzenden Kubikmetern auf dem Boden.

Um es zu bauen, begann vor zehn Jahren eine Gruppe junger Menschen mit einem Durchschnittsalter von unter 30 Jahren eine Reise, um die Blockade zu durchbrechen und das Unbekannte zu erkunden.

Von 0 auf 100

Wie schwer ist dieser große Schritt?

Im Zentrum für Raumfahrttechnik und -technologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften führt ein Team über eine Boden-Weltraum-Verbindung eine „physikalische Untersuchung“ des Laborschranks im Weltraum durch und beurteilt den Status des Schranks im Orbit anhand von Parametern wie Stromstärke, Temperatur und „Herzschlag“.

„Jedes Mal, wenn wir unsere Astronauten nach Abschluss eines Experiments in der Flugkontrollhalle gut gelaunt sehen, spüren wir, dass es sich gelohnt hat.“ Zhang Lu, stellvertretender Direktor des Integrated Technology Center, ist ein junger „Veteran“ des Teams. Er hat das Team von anfänglich 7 Personen auf 83 Personen begleitet.

Doch als ihnen diese Aufgabe vor zehn Jahren übertragen wurde, waren sie mit zahlreichen Schwierigkeiten konfrontiert.

Die einzigen Informationen, die wir sehen konnten, waren Fotos und Beschreibungen der Internationalen Raumstation. Wir wussten nicht einmal, wie das Raumlabormodul aussah, geschweige denn, welche schicken Laborschränke es darin gab. Und wir hatten noch nie zuvor an einem Großprojekt mitgewirkt.

Aber „wir kommen aus dem technischen Bereich. Wenn Sie uns also eine Aufgabe geben, können wir sie erledigen“, sagt Wang Ke, Direktor des Integrierten Technologiezentrums.

Wichtiger ist die Bedeutung des Weltraumlabors für das Land und die gesamte Menschheit.

Im Jahr 1992 legte China eine Drei-Stufen-Strategie für sein bemanntes Raumfahrtprogramm fest. Der letzte Schritt bestand darin, ein Weltraumlabor für Chinesen zu bauen. Dies war für das chinesische Volk ein wichtiger Schritt zur Erforschung der Tiefen des Universums und ein Beitrag zur friedlichen Nutzung des Weltraums für die Menschheit.

Zhang Lus Worte drückten die Hoffnungen der jungen Leute aus, die damals gerade ihren Abschluss gemacht hatten: „Dies ist das erste Mal, dass unser Land eine Raumstation baut. Wir haben so gute Chancen. Wenn das Land uns unterstützt, warum sollten wir nicht unser Bestes geben, um es fertigzustellen?“

Dies dauerte volle zehn Jahre. Xue Jing seufzte, dass es damals allen nur ums Überleben und den Wettlauf gegen die Zeit ging. Da gab es diese Szene: „Wir sahen oft Kollegen, die die Arbeit bekamen, aber sie waren immer noch da, wenn wir Feierabend hatten. Sie hatten wirklich keinen Feierabend und arbeiteten weiter“, erinnerte sich Xue Jing an die damalige Szene. „Fast niemand hatte das Konzept, von der Arbeit frei zu bekommen. Sie alle betrachteten den Zeitknoten der Aufgabe als ihre Mission.“

Zhang Lu erinnerte sich an die Zeit vor dem Start des Mengtian-Labormoduls, als die drei Teams in Peking, Xi'an und Shanghai eng zusammenarbeiteten. „Über 20 Tage lang gab es weder Tag noch Nacht. Wir schliefen in einem großen Etagenbett. Egal, ob wir einfache Angestellte oder Führungskräfte waren, wir aßen, tranken und arbeiteten zusammen. Wir waren völlig von der Außenwelt isoliert. Wir mussten nicht einmal wissen, wie spät es war, um die Mengtian-Laborkabine und den Laborschrank reibungslos ins All zu schicken.“

In den letzten zehn Jahren verließen sie sich auf den Geist, „einen Tag in zwei Tage, eine Woche in zwei Wochen und mehrere Monate in ein Jahr aufzuteilen“, und schickten schließlich den Experimentalschrank ins All, um den Bau des Nationalen Weltraumlabors zu unterstützen.

Und welche technischen Schwierigkeiten haben sie in den letzten zehn Jahren überwunden?

„Brüder mit unterschiedlichen Nachnamen VS Brüder mit demselben Nachnamen“

Immer wenn Zhang Lu die Vergleichsbilder der Internationalen Raumstation und der chinesischen Raumstation sieht, ist sie stolz: „Wir nennen sie im übertragenen Sinne Brüder mit unterschiedlichen Nachnamen und Brüder mit demselben Nachnamen. Unsere Versuchskabinette sind sauber und ordentlich.“

Tatsächlich standen Zhang Lu und sein Team während der Demonstrationsphase auch vor der Frage, ob „jedes Gehäuse unabhängig und in sich geschlossen“ sei wie die Internationale Raumstation. Dies entspricht dem ersten Schritt beim Bau der Struktur eines Hauses.

„Wenn es wie bei der Internationalen Raumstation ISS wäre, würde es zwar mehr Freiheiten bei Forschung und Entwicklung geben, aber es würde zu wiederholten Entwicklungen und Inkonsistenzen derselben Technologie kommen, was wiederum den Aufwand und die Kosten nachfolgender Operationen im Orbit erhöhen würde. Darüber hinaus könnten verschiedene Versuchskabinette, die auf gemeinsame Probleme stoßen, einander nicht ersetzen.“

Schließlich entschieden sich Zhang Lu und sein Team dafür, die gemeinsamen Technologien der 14 Laborschränke zu vereinheitlichen, um sie auf einheitlicher Basis mit ihren unabhängigen wissenschaftlichen Experimentieranforderungen kompatibel zu machen. Dies bedeutet, dass sie durch Besuche bei verschiedenen Wissenschaftlerteams in kurzer Zeit schnell gemeinsame technische Anforderungen ermitteln müssen. Dies ist eine zeitaufwändige, arbeitsintensive und stressige Aufgabe.

Zhang Lu nahm als Beispiel eine Schublade zur Modultemperaturregelung an einem Laborschrank. Wir haben den Wärmeverbrauch jedes Moduls in 14 wissenschaftlichen Laborschränken im Rahmen von Hunderten von Versuchsprozessen ermittelt. Gleichzeitig haben wir auch die optimalen Temperaturbedingungen berechnet, die bei der Durchführung verschiedener Experimente erreicht werden müssen. Basierend auf den Daten aus diesen beiden unterschiedlichen Dimensionen haben wir die Wärmeableitung jedes Schranks simuliert und berechnet. Dabei mussten wir das Design kontinuierlich entwerfen, simulieren, überprüfen und anschließend verbessern. Als alle Testergebnisse und Simulationsberechnungen den Anforderungen entsprachen, war ein Jahr vergangen.

Im Experimentierschrank sind viele solcher Module vorhanden. Doch am Ende brauchte das Team nur drei Jahre, um alle gemeinsamen und individuellen Bedürfnisse zu klären und zu erfüllen. „Unsere endgültige Zeitgranularität liegt in Halbstundeneinheiten.“

„Leicht und stabil“, wie lässt sich dieser Widerspruch auflösen?

Leichtigkeit und Stabilität sind ein Widerspruch. „Leichte Gegenstände können leicht umgeworfen werden.“ Kang Boqi, der Strukturdesigner des Experimentalschranks, hat drei Strukturiterationen des Experimentalschranks durchlaufen.

Als festgestellt wurde, dass die chinesische Raumstation 180 Tonnen wiegen wird, bedeutete dies, dass das 200 Kilogramm schwere experimentelle Kabinett der ersten Generation, das sie 2012 entwickelt hatten, „an Gewicht verlieren und an Muskeln zulegen“ musste.

„Unser Prüfschrank der zweiten Generation wurde auf 120 Kilogramm reduziert. Eine weitere Reduzierung von 120 Kilogramm ist sehr schwierig.“ Kang Boqi nannte als Beispiel „Gewichtsverlust“: „Wenn Sie übergewichtig sind, verlieren Sie schnell an Gewicht, aber je kleiner die Basis, desto schwieriger ist es, Gewicht zu verlieren.“

Es ist ihr Normalzustand, Herausforderungen direkt anzugehen:

Sie gehen handwerklich sehr sorgfältig vor und sparen allein durch das Entfernen der Nägel viel Gewicht ein. Aber jedes Mal, wenn sie die Nägel entfernen, bedeutet das eine Prüfung.

In Bezug auf die Materialien haben wir den Einsatz neuer Leichtmaterialien untersucht. Da wir sie noch nie zuvor verwendet haben, können wir uns nicht auf unsere bisherigen Erfahrungen und Erfolge verlassen. Wir können nur die umständliche Methode anwenden, Parameter einzeln anzupassen, zu testen und zu überprüfen.

Zu dieser Zeit geriet Kang Boqi auch in einen Konflikt zwischen seinem Doktoratsstudium und seinem Ingenieursstudium. „Ich hatte das Gefühl, dass das Abnehmen schwierig war und ich außerdem mein Studium fortsetzen musste. Ich dachte darüber nach, ob ich mein Ingenieursstudium aufgeben und mich auf die Forschung konzentrieren sollte.“

Doch die Worte von Wang Ke, dem Direktor des Integrated Technology Center, entfachten Kang Boqis Kampfgeist neu. „Er hat mir die Überzeugung vermittelt, dass man definitiv die Wirkung sehen wird, wenn man beharrlich bleibt, daran glaubt, dass es möglich ist, und hart dafür arbeitet.“

Kang Boqi beharrte darauf. Obwohl ihr Studium „sichtlich vernachlässigt wurde und es ihr zu peinlich war, ihre Lehrer zu sehen“, hat es sich für sie gelohnt, „denn die Luft- und Raumfahrtindustrie kann auf niemanden warten, und ich habe etwas getan, was ich interessant und stolz finden werde, wenn ich in meinen späteren Jahren darauf zurückblicke.“

Das Gewicht des Versuchsschranks wurde schließlich auf unter 100 Kilogramm festgelegt.

Durch die Reduzierung seines Gewichts von 200 Kilogramm auf weniger als 100 Kilogramm ist Chinas Weltraumexperimentierschrank ein Wunderwerk der Leichtigkeit und Stabilität zugleich. „Unser 100 Kilogramm schwerer Schrank kann 400 Kilogramm wissenschaftliche Nutzlast ins All befördern, das ist doppelt so viel wie vergleichbare internationale Geräte.“

„Im ‚Herzen‘ des Laborschranks ist ein Geräusch zu hören. Was soll ich tun?“

Das Kühlsystem im Versuchsschrank entspricht dem Blutkreislauf des menschlichen Körpers und die Pumpe dem menschlichen Herzen. Sollte es zu einem Misserfolg kommen, könnten sämtliche vom Land geplanten wissenschaftlichen Experimente nicht durchgeführt werden, was enorme Auswirkungen auf die wissenschaftliche Entwicklungsstrategie des Landes hätte.

Guo Dong ist stellvertretender Chefdesigner im Integrated Technology Center. Als er diese Aufgabe erhielt, die „bislang die größte im Maßstab, die komplexeste in Bezug auf die unterstützenden Komponenten, die höchste Belastung, die kürzeste in Bezug auf die Zyklusanforderungen und die höchste in Bezug auf die Kritikalitätsstufe“ darstellt, war er aufgeregt, fühlte sich aber auch unter Druck gesetzt. „ Manchmal, wenn ich nach Hause komme und den Wasserhahn aufdrehe, denke ich nur an die Funktionsweise unserer Pumpe. Ich bin im Grunde in einem Zustand des Wahnsinns und sehe nichts als Berge.“

Guo Dongs Kollege Zou Tianji erinnerte sich immer an eine kleine Episode. „Guo Dong fiel mitten in der Nacht auf dem Heimweg versehentlich in einen Graben und musste mit 38 Stichen genäht werden. Der Arzt riet ihm, sich einen halben Monat auszuruhen, doch er blieb nur drei Tage zu Hause, ohne die Fäden zu entfernen oder die Schwellung in seinem Mund zu lindern. Er kehrte zur Arbeit zurück und kämpfte Seite an Seite mit allen.“

Zu diesem Zeitpunkt machte die Umwälzpumpe des Kühlsystems laute Geräusche und lief instabil. Zuvor hatte es bereits eine erhebliche Störung an der Umwälzpumpe gegeben und für störendes Herumprobieren war jetzt keine Zeit mehr. Guo Dong gab zu: „Damals begannen nicht nur die Außenwelt, sondern auch wir selbst an uns selbst zu zweifeln und fragten uns, ob wir für eine so wichtige Aufgabe geeignet waren.“

Zu diesem Zeitpunkt kontaktierte das Institut einen erfahrenen Experten für Guo Dong. Als der alte Experte Guo Dong auf seinem Krankenhausbett half, den Plan zu überarbeiten, riss dieser Moment eine Lücke in Guo Dongs dunkelstem Moment.

„Nach sieben oder acht Tagen und Nächten konzentrierter Designänderungen hat unser Team endlich die Anpassung der Umwälzpumpe abgeschlossen. Als ich sah, dass die Parameter und Indikatoren des Prototyps beim Betrieb auf dem Prüfstand qualifiziert waren, konnte ich es eine Weile nicht zurückhalten. Es fühlte sich an, als hätte ich mit einem Atemzug durchgehalten.“

Zou Tianji ist ein in den 1990er Jahren geborenes Mitglied des Teams. Als er über seine Erfahrungen im Laborschrankprojekt sprach, zitierte er einen internen Witz: „Alles ist am Anfang schwer, in der Mitte vielleicht schwieriger und am Ende immer noch schwierig.“ Er fand es jedoch sehr cool. „Wir jungen Leute haben durch diese Erfahrung großes Selbstvertrauen gewonnen. Das heißt, wir können durch unsere eigenen Anstrengungen verschiedene Schwierigkeiten überwinden und das Ziel erreichen, dem Land durch die Luft- und Raumfahrt zu dienen. Obwohl es hart ist, ist es auch eine sehr coole Sache.“

Es dauert zehn Jahre, ein Schwert zu schärfen, und die Sterne leuchten hell. Von 0 bis 100 ist es ein Traum, es ist Beharrlichkeit und es ist Glaube. „In den letzten zehn Jahren haben wir das Labor ins All geschickt. Die Entwicklung des Landes hat uns eine Plattform gegeben, um unsere Jugend zu präsentieren. Wir hoffen auch, dass wir unsere Jugend und unser Leben weiterhin der chinesischen Raumfahrtindustrie widmen können.“

Mit dem nahenden 4. Mai-Tag der Jugend wurde die zweite Staffel von „Aspirational Youth“ wie geplant gestartet.

Wir laden die Gewinner der „China Youth May Fourth Medal“ (Gruppe) weiterhin ein, ihre harten Geschichten in Form von Mikrodokumentationen zu erzählen, beispielsweise wie sie ihren Weg mit ihren ursprünglichen Bestrebungen beleuchten, mit Ausdauer Kraft aufbauen, mit harter Arbeit ihre Zukunft erreichen und mit ihren Gefühlen ihre Träume von Heimat und Land aufbauen. Es zeigt, dass sie ihre persönliche Entwicklung in die große Sache des Aufbaus eines starken Landes integrieren, mit ihren eigenen Entscheidungen auf den Ruf des Landes reagieren und durch unermüdlichen Kampf den hohen Geist jugendlicher Verantwortung zeigen.