“飞天”航天服技术解密 设计灵感来自一只大虾

　　[技术解密]

　　一只大虾给了“飞天”服设计师灵感

　　2名进入轨道舱的航天员，分别着我国研制的“飞天”舱外航天服和从俄罗斯引进的“海鹰”舱外航天服进行出舱活动准备，其中1名航天员出舱进行舱外活动。

　　名字叫“飞天”的舱外航天服，重量120公斤，造价约三千万元人民币，可靠系数0.997，可以支持4个小时的舱外活动……我国舱外航天服还有一个特点：在关节设计上，采用了“虾”结构。

　　2004年7月，我国决定研制舱外航天服。自此，责任总设计师李潭秋带着一群年轻人上路了。

　　在研制初期，面对生疏的舱外航天服，设计师们不知道从哪下手。当时，能查到的资料十分有限。引进国外技术需要巨额资金，不仅如此，一些关键技术用金钱也无法买到。

　　2006年6月，第一套总装产品完成了。紧接着，9月30日，完成了初样设计评审。最终，2008年6月，舱外航天服经历47个月的艰难孕育，终于完成通过了。

　　舱外航天服在国外一般需要七八年的时间研制。我们遵循严格的研制规律，也采取了一些方法，用47个月就完成了研制任务。权威部门对舱外航天服的安全进行了严格的验证。通过地面验证，舱外航天服没有任何问题，是安全可靠的。

　　舱外服与舱内服的最大区别是，舱外服上下肢都是可以活动的，甚至包括手套。关节间必须要灵活，但如果关节灵活，就很可能不够密封，而密封性保证了，又可能没有灵活性。

　　这给设计带来了极大的困难。因为，为了满足使用需求，舱外航天服既要求关节灵活，也要求好的密封性。

　　设计者李志参看了国外无数实例后发现，他们的航天服所用的波纹结构，是靠挤压变形，所需力量大，活动起来并不轻松。

　　山穷水尽，柳暗花明。一只大虾突然启发了李志。他发现，虾的身体关节非常特殊，可以保证身体的灵活性，活动起来非常轻盈。

　　李志和他的同事买来各种虾进行观察，最后经过试验，终于成功了。航天服的肩肘部都采用了这个“虾”结构，比外国同类产品好了很多。

　　中国舱外航天服数字一览

　　神七航天员将穿着中国研制的舱外航天服出舱行走。这种命名为“飞天”的舱外航天服有这样一些数字指标:

　　重量——120公斤。

　　大小——最高可达两米,背包高度130厘米。

　　尺寸——通过调节大小,身高160厘米到180厘米的人都可以穿。

　　服内压力——40千帕。这是人体能够承受而又保证灵活性与气密性的压力值。

　　外层耐温——正负110摄氏度。

　　抗压能力——120千帕(一个标准大气压为101千帕)。

　　保障能力——可保证4个小时的出舱活动。

　　可靠系数——0.997。

　　穿脱时间——地面上可自行在2至3分钟内穿脱。在太空中,从准备工作到完全穿好服装,大约15个小时。

　　研制周期——从立项到投入使用,耗时4年。

　　设计理念——保证2倍到3倍的安全余量。

　　[安全保障]

　　安全带“脐带”一应俱全

　　航天员太空行走，意味着要从飞船内近似于地面的大气环境进入太空的高真空、强辐射环境，也意味着航天员要离开飞船，独自在失重的太空中“行走”。如何保证出舱航天员的安全？

　　中国的舱外航天服是没有动力装置的。那么，航天员一旦脱离飞船，岂不很容易消失在茫茫太空中、成为“太空飞人”？不用担心，航天员身上系着“安全带”。

　　记者在神七发射前参观舱外航天服时看到，舱外航天服胸甲右下侧伸出了两根一长一短的橘黄色安全系绳。这不是普通的绳子，它们内部有弹簧，最长可拉至３米，能够承受一吨的拉力。绳的另一端是两个挂钩，太空行走的每一步之前，航天员都要先在轨道舱壁的扶手上固定好安全系绳的挂钩，一根固定好了，另一根才能改变位置。

　　除此之外，航天员腰部左侧还有一根与飞船相连的８米长的“电脐带”。名如其形，这根带子就像母亲子宫里的脐带，连着孩子和妈妈。“电脐带用于传输航天员生理参数。这个功能用无线方式完全可以实现，我们之所以采用有线，是把它作为安全系绳的备份。”航天员系统总指挥、总设计师陈善广说，这些安全措施，也是国际上太空活动的通行做法。

　　[专家视点]

　　杨利伟：心理冲击考验出舱航天员

　　航天员系统副总指挥、中国飞天第一人杨利伟昨告诉记者，在神七航天员进行太空行走准备的过程中，他最关心航天员的心理状况。

　　杨利伟说，在航天器自动化程度很高的情况下，制约任务成败的因素更多的来自心理而不是操作上。尤其是在出舱活动这样对航天员自主性要求更高的任务中，航天员的心理状态会在很大程度上影响执行任务的能力。

　　“比方说，一旦飞船自动控制失效时需要航天员手动操作，有的航天员几分钟就可以驾驶航天器找到地球，有的人则会越跑越远。”杨利伟说。

　　“当你打开舱门时是什么感觉？在舱外工作几个小时累不累？”在与国外航天员几年来的交流中，这是杨利伟问得最多的问题。

　　他得到的答案是，舱里舱外活动完全不一样，出舱对心理的刺激是很大的，往往第一感觉是“有点蒙”。一位俄罗斯女航天员在舱外待了几个小时回舱后，累得甚至没有力气脱下航天服。

　　针对出舱活动，神七航天员的选拔和训练特意加了心理素质的权重。在长期观察基础上建立的心理素质档案记录和一系列标准测试，被用来考察航天员的心理素质是否可以满足任务要求。

　　[国际反应]

　　美专家：中国迈出建空间站重要一步

　　建设太空实验室或者空间站，有关国家必须具备宇航员舱外活动和飞行器在太空对接的能力。美国海军军事学院国家安全决策部主席琼·约翰逊－弗雷泽说：“中国航天员的首次舱外活动，将使中国朝着建设太空实验室或空间站的目标更近一步。”弗雷泽说，中国重视太空探索技术非常明智。“尽管研发太空技术肯定耗资巨大，但同时它也有非常高的回报率。美、俄、欧洲的实践证明，太空探索不仅能增强国民的自信心，而且太空技术会转用到日常生活中，将对社会、经济产生深远影响”。

　　俄宇航员：太空行走是航天强国标志

　　俄罗斯宇航员瓦列里·托卡列夫出生于1952年,1997年正式加入加加林宇航员培训中心的宇航员队伍。他分别于2005年11月和2006年2月进行过两次太空行走,行走时间共计10小时。

　　托卡列夫认为,实现载人航天是航天史上的里程碑,它集中体现了国家整体科技发展水平,标志着一个国家在世界航天领域的领先地位。中国目前已经掌握了先进的载人航天技术,而且中国有能力保持航天技术的飞速发展,向世界展示一个迅速崛起的中国。