航天温控技术让蔬果拥有超长保鲜期

近日，大连理工大学力学与航空航天学院（以下简称“力航学院”）“航宇助农——航天温控技术赋能冰温冷库引领者”项目亮相中国国际大学生创新大赛（2024）全国总决赛，并获大赛金奖。这一项目以延长冷库保鲜时间、助力果农实现反季节销售为落脚点，将流体力学和空气动力学用于冷库精准控温，实现冷库保鲜技术革新。该技术将蜜桃保鲜期延长30至60天，使其拥有超长“甜蜜期”。

1℃温差决定蜜桃保质期

团队负责人夏博涵在本科阶段参与研制辽宁省首颗卫星——大连1号—连理卫星，并参与了卫星与货运飞船对接联调以及卫星羽流分布情况的分析计算工作。

在这一过程中他发现，流体力学和空气动力学知识不仅可以用于航天，也可以应用于室内流场智能分析与控制，从而对冷库进行精准控温，辅助冷库设计。

在社会实践时，团队成员了解到，仓储问题是我国农业发展的一大难题。“在实地调研中，我们看到过大量农产品因腐烂被贱卖的情况，这也让我们下定决心用自己的力量帮助乡亲们。”夏博涵说。

目前，国内多数冷库能把温度波动控制在1℃之内，但实验报告显示，成熟的蜜桃在温度波动1℃之内的环境下存储20至40天，腐烂率高达35%；而温度波动在0.1℃之内时，腐烂率只有8%。因此，缩小温度波动范围是行业共同努力的方向。

“冷库对水果反季节销售有关键作用，我们期望用所学知识帮助农民致富。”团队成员、力航学院2022级本科生王浩说。

为此，团队调研了甘肃、辽宁等5省的冷库。他们发现农村大部分冷库保鲜效果不佳，闲置率高达70%。“以秦安蜜桃为例，其存储20天腐烂率已超30％，而反季节销售至少需存储2至3个月。因此我们聚焦于如何延长冷库保鲜时间。”团队成员、力航学院2022级本科生刘星彤介绍。

航天技术改造乡村冷库

在调研中，团队发现闲置冷库主要存在三大痛点：难以精准控温、消杀机制不成熟、智能化程度低。针对这些问题，团队创新性地将流体力学、空气动力学、等离子体推进技术和开源鸿蒙实时操作系统应用于冷库改造升级，并制定了传统冷库的低成本改造方案：在原有冷库的基础上加装新型冰温喷口和等离子体灭菌箱，并结合自研MetaFoam计算平台对冷库进行智能运维。

针对温控问题，团队基于航天技术中的霍尔推力器缓冲腔和流场反演计算技术，研发了新型可伸缩冰温喷口，再结合智能算法对喷口工作状态进行精确计算和综合调配。最终，他们成功将温度波动控制在0.1℃之内，并保证了冷库内各点温度场均匀，还可定点精准控温。

针对消杀问题，团队基于等离子体推进技术开发出低温等离子体灭菌箱，全面、精准消杀高抗致腐细菌，并引入电磁锁鲜技术，保持生鲜鲜度。

针对冷库智能化低、能耗高的问题，团队自研自动控制终端，实现存储效果可视化显示，降低运维难度，同时增加了报警机制。“基于成熟的航天技术，冷库拥有了航天级别的控制精度，并且改造成本也大幅降低。”团队成员、力航学院2022级本科生袁珩轩说。

为验证效果，团队挨家挨户探访农户和街道办。他们首先在甘肃省秦安县进行智慧冷库技术改造试点应用。改造前，蜜桃在8—9月按每斤最高6元的价格售卖，收入为38万元；改造后，蜜桃在冷库中存储3个月，在11—12月反季节以每斤15元的价格售出，增收至81.5万元。随后，团队将这一模式推广开来，改造冷库超1800立方米。2023年，他们已帮助上百位农户和两家企业实现增收。

目前，团队已与多家企业达成合作意向，订单金额预计超过百万。