農戶息息相關的冷庫與翱翔天際的衛星，一般很難將其聯系起來。
大連理工大學一個名叫“航宇助農”的學生團隊，卻給他們之間搭上了“橋梁”。他們首次將衛星中運用的流體力學和空氣動力學知識應用于冷庫精準控溫，延長了冷庫保鮮時間，以助力果農實現反季節銷售為落腳點，實現了冷庫保鮮技術革新。該項技術不僅獲得了中國國際大學生創新大賽金獎，還成功應用于甘肅天水市秦安縣、遼寧大連市等地的冷庫，給農戶的蔬菜水果“保駕護航”。
“每當我仰望星空時，會有我們的衛星閃耀其中，當我俯瞰大地時，會有鄉親們喜悅的面龐。我們堅信能讓衛星上天，也能讓冷庫落地！”團隊負責人、大連理工大學碩士研究生夏博涵說。
團隊在實驗室合影。大連理工大學供圖
能讓衛星上天，也想讓冷庫落地
2019年，夏博涵考入大連理工大學開始了本科階段的學習。
從小有著“航天夢”的他，自大一開始就每天呆在實驗室，學習流體力學和空氣動力學，并嘗試用相關的軟件去計算衛星羽流的分布情況，渴望在航天方面有自己施展拳腳的“一方天地”。在理論學習后，他找到了現力學與航空航天學院的黨委書記夏廣慶教授，希望能獲得實踐的機會。
“當時還有點擔心，和夏老師聊了很長時間以后，我才知道學院有非常成熟的學生培養體系，會給本科生很多訓練實踐的機會，于是我順利的加入到了大連1號—連理衛星的研究組。”回憶起當時的場景，夏博涵依然歷歷在目，小時候自己很憧憬的航天、衛星，現在好像近在咫尺，而大連1號—連理衛星是遼寧省首顆衛星，夏博涵覺得自己身上的擔子很重，卻也隱隱約約有種興奮感。
隨后，他參與了衛星與貨運飛船對接聯調以及衛星羽流分布情況的分析計算工作，成功看著衛星飛上了天。
夏博涵參與連理衛星系列科研任務。大連理工大學供圖
而在這段時間，夏博涵也多次參與了社會實踐，發現了農業常見的儲存設備——冷庫存在一個顯著的問題。
“我們團隊共調研了甘肅、遼寧等5省的冷庫，發現大部分農村冷庫保鮮效果不佳，許多地區明明有冷庫，但很多農民卻不愿意用，閑置率高達70%，很多農戶只能把蔬菜水果賤賣，我們當時十分心疼。”夏博涵回憶道，當他推開農戶家的大門，看見一箱箱腐爛的農產品，味道讓他至今都難以忘懷。
團隊與農戶交流。大連理工大學供圖
目前，國內大多數冷庫能把溫度波動控制在±1℃，但是仍讓會導致大量的蔬菜水果腐爛。根據實驗報告顯示，成熟的蜜桃在溫度波動±1℃的環境下存儲20-40天，腐爛率高達35%；而溫度波動在±0.1℃時，腐爛率只有8%。因此，縮小溫度波動范圍是行業共同努力的方向。
“這個時候我想起了應用在衛星上的流體力學和空氣動力學的知識，如果能利用室內流場智能分析與控制，從而對冷庫進行精準控溫，輔助冷庫設計，或許能夠改變現狀。”夏博涵說，“我就又去找了夏廣慶老師，他非常支持我們的想法，并且鼓勵我們組建起了一支學生團隊。”
±1℃到±0.1℃，能起大作用
經過調研，團隊發現閑置冷庫主要存在三大方面的原因。
“大多數冷庫難以精準控溫，消殺機制也不夠成熟，并且智能化程度較低。這導致了冷庫的保鮮時間較短，很多農戶不愿意花錢租賃冷庫。”團隊成員劉星彤介紹道，“然而冷庫對產品的反季節銷售有關鍵作用，以秦安蜜桃為例，存儲20天腐爛率已超30％，而反季節銷售至少需存儲2-3個月，因此我們聚焦于延長冷庫保鮮時間。”
團隊調研冷庫存儲情況。大連理工大學供圖
此前，許多冷庫采用了壓差預冷技術，其設備相對簡單，適用范圍廣，通過堆疊食物可以提高冷庫空間利用率，但是該技術冷卻時間長，冷卻效果可能會受到產品形狀、大小和堆疊方式等因素的影響，導致受冷不均勻，還可能會導致產品2%以上的失水，以此影響其質量和口感。
本工作中，團隊創新性地將力學與航空航天方面知識和技術——流體力學、空氣動力學、等離子體推進技術和智能實時操作系統——應用于冷庫改造升級，最終推出了傳統冷庫的低成本改造方案。
針對溫控問題，團隊基于航天技術中的霍爾推力器緩沖腔和流場反演計算技術，研發了新型可伸縮冰溫噴口，結合智能算法對噴口工作狀態進行精確計算和綜合調配，成功將溫度波動控制在±0.1℃，并保證冷庫內各點溫度場均勻，還可定點精準控溫。
“并且果蔬剛進冷庫的時候表層會帶有青霉菌、綠霉菌等高抗且強致腐的菌群，這種菌群會加速蔬果的腐爛。所以我們基于等離子體推進技術開發低溫等離子體滅菌箱，實現了針對高抗致腐細菌殺得全、殺得準，并引入了電磁鎖鮮技術，對存儲生鮮實現了鮮度保持。”生物專業博士生馬驍說。
而針對冷庫智能化低、能耗高的問題，團隊自己研發了MetaFoam計算平臺，實現了存儲效果可視化顯示，降低運維難度，同時增加了報警機制，使其擁有航天級別的控制精度。
“智能化后的冷庫可以精準存儲果蔬的入庫出庫時間，還能探測到里面的儲存情況，實現可視化管理。”夏博涵介紹道。
從“天”而降，穩穩“落地”
有了技術，團隊的下一步目標就是能夠實地推廣，真正應用在百姓們的生產生活中，然而當他帶著技術敲響秦安縣農戶的家門時，卻遭到了拒絕。
“大部分農戶之前都租用過冷庫，花了錢效果也不好，對于農戶個體來講資金有限，不愿意繼續在冷庫上面花錢投資。所以當看見我們以后，發現是一群孩子，一開始是不太信任的。”夏博涵說，“在敲開許多家門之后，我們突然意識到應該把目標轉向當地的公司開展合作，建立示范工程，等到冷庫實實在在的效果出來以后再去和農戶洽談，可能效果會更好。”
隨后，團隊在天水市秦安縣進行了智慧冷庫技術改造試點應用。冷庫在改造前，蜜桃在8-9月按最高6元/斤的價格售賣，收入38萬元；改造后，蜜桃在冷庫中存儲3個月，在11-12月反季節以15元/斤高價售出，增收至81.5萬元。隨后，團隊將這一模式推廣開來，改造冷庫超1800立方，2023年已幫助上百個農戶和兩所企業實現增收。目前，團隊已與多家企業達成合作意向，訂單金額預計超百萬，讓“航天級”保鮮技術守護千家萬戶豐收的笑臉。
從連理衛星到鄉村冷庫，“航宇助農”項目從“天”而降，穩穩“落地”。團隊匯聚了來自多個學院的成員，力學與航空航天專業負責冷庫的流體力學設計，生物工程專業針對滅活細菌的生物機制進行研究，機械工程專業在冷庫組件制造時起到了關鍵作用，飛行器設計與工程專業，則對控制系統架構提出了關鍵思路……多學科背景的交叉不僅助力了項目的落地，還讓這群學生拓寬了眼界和思維，明白什么是“航天精神”。
“我本人是從事航天研究的，所以我經常和同學們提到‘特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻’的載人航天精神，希望這種精神能夠鼓舞大家遇到困難的時候不放棄，堅持走下去。最終技術成功落地，從實驗室走進了田間地頭，我覺得很欣慰。”夏廣慶提到。
團隊在實驗室進行研發調試。大連理工大學供圖
目前，團隊正與企業合作在大連金石灘進行了冷庫試點改造應用，實現了櫻桃長期存儲及反季節銷售，農戶人均收入增長了1.5倍，應用成效顯著。未來，團隊將進一步完善技術，降低成本，針對冷鏈物流進行研究，不僅要在全國范圍內推廣智慧冷庫，還計劃進軍國際市場，輸出中國的航天級冷鏈科技，以期帶來產業全鏈條的轉型升級，為全球農產品保鮮提供‘中國方案’。
“我們進入大連理工大學求學，不光是為了學好知識，而是為了讓周圍的世界因我們的創新而更美好。做些對社會有貢獻的事情，同時也符合國家的需求。是我們趕上了好時代。”夏博涵說。
本文鏈接：航天技術落地冷庫，他們打贏“水果保護戰”http://www.lensthegame.com/show-11-16416-0.html
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