我国舱外航天服研制纪实 寻求创新争取极致(图)

舱内服

月球服

未来的火星服

　　“飞天”诞生记

　　9月27日，航天员将穿着我国研制的“飞天”舱外航天服进行首次太空行走！此刻，“中国牌”的舱外航天服将成为众人关注的焦点。

　　舱外航天服不是简单意义上的一件衣服，而是“一个小型的太空飞行器”，是航天高科技的集合体。中国航天科技人员以不可思议的速度——用了不到4年时间，打造出了这件能抵御太空恶劣环境的“天衣”。

　　从无到有，它的研制过程可谓历经艰辛、步步坎坷，衣服上任何一个部位的攻关都非常不易。

　　最大限度利用国内已有成熟技术

　　2004年7月，舱外航天服研制项目正式立项。

　　“接到任务，大家感觉心里像压了一块石头，异常沉重。”回忆当时的情况，中国航天员训练中心舱外航天服研究室主任刘向阳至今记忆犹新。

　　命令如山，没有退路。面对这个全新的项目，按常规做法，显然是行不通的。怎么办？经过冷静思考，项目组调整思路：最大限度利用国内已有的相关成熟技术，将相关成果拿过来进行整合、集成创新。

　　于是，项目组利用各方面的优势力量，花了半年左右的时间进行论证。“这个‘纸上谈兵’的过程，大大加快了研制进程。”刘向阳深有感触地对记者说：比如舱外服上用的泵，以前飞船上就有，虽然两者之间有区别，但我们只需在原有技术基础上，把这个泵做到小型化、做到可靠性更高，就能满足舱外服的要求。

　　抢时间瞄准关键技术攻关

　　躯干是整个舱外服的核心部分，技术难度非常大。

　　考虑到躯干是个不规则的异形结构，最初定的方案是采用复合材料。经过反复论证，该方案存在许多不足，专家组决定采用铝合金成型的新方案。

　　方案更改了，设计图纸也得推翻重来。当时，已是2006年的“五一”，时间十分紧迫，躯干没有定型，上肢、下肢、背包等研制工作也都难以全面展开。

　　为了抢时间，他们把设计图纸的技术人员、躯干生产厂家的工作人员集合在一起，进行联合攻关。15天，他们连续作战，把设计图纸带工艺审查全部完成。

　　躯干定型非常复杂，既要保证足够的强度，又要保证精度。于是，项目组设计人员下到车间一线，和工厂人员日夜加班，整整花了3个月“精雕细琢”出第一个躯干。

　　把创新的灵感发挥到极致

　　出舱活动的目的是到舱外进行维修安装等活动，上肢部分非常重要，既要保证很高的强度，又要让关节实现灵活自如。

　　可这似乎是对不可调和的矛盾。要保证强度，就要充气加压，这样服装就会膨胀，上肢就会变得僵硬，活动阻力很大；反之，灵活了，安全强度又无法保证。怎么办呢？这实在让研究人员头疼了一回。

　　一天晚饭，望着眼前盘中的大虾，愁眉不展的工艺师李智突然找到了灵感：虾全身也是硬壳，为什么就能行动自如呢？他仔细观察虾的身体构造，发现是层叠的虾壳给了虾很大的灵活性。

　　大伙恍然大悟。于是，他们通过研究虾背的构造，利用仿生学原理，创新出套接式的关节结构，既保证了强度又满足了出舱活动的需求。

　　调动大家的积极性和责任心，把创新的灵感发挥到极致，就没有攻不下的难关！服装胸前的气液控制台是服装气液控制的核心，体积很小。如此小的区域，要集中20多个阀门，难度之大可想而知。设计师发挥想象力，利用高度集成的工程原理精巧设计，不仅满足了服装功能的需要，还使操作更加人性化。

　　在反反复复中精益求精

　　航天员出舱活动，在失重条件下，主要靠双手来完成，脚起到的作用是很少的。因此，手套是整个舱外航天服研制任务的重中之重。

　　手套既要保证足够的灵活性，方便出舱行走时抓握东西，防滑；同时又要保证隔热性、气密性，因为飞船表面温度在迎太阳面和背太阳面温差很大，最低温度可接近－100℃。隔热，要通过增加材料厚度来保证；灵活，则需要减少材料的厚度。

　　如何选择材料，找到一个科学的平衡点，成为手套研制的关键所在。确定基本橡胶材料后，研究人员进行配方调和，配好后试验，试验完了不行，再调。

　　进度上争分夺秒，质量上他们精益求精。3年多时间，他们先后调了几十种配方，最终找到了性能最优的材料配方，为舱外航天服打造出一双灵巧的“手”。

　　采访中，刘向阳自豪地对记者说：“经过各种测试，我们做的手套从整体性能上讲，已经达到了国际先进水平。”

　　决不能把隐患带上天

　　谁也没想到，到了初样研制后期，头盔面窗发生了破裂。

　　时间异常紧迫，任务越来越重。是简单排查面窗本身的技术问题，还是进行全面检查？舱外航天服总设计师李谭秋当即表态，时间再紧，也要把隐患“归零”，决不能带上天去。

　　他们专门成立了问题处理小组，从几个方面同时开展排查工作。第一项是从材料的基本物理结构、批次上进行分析，重新进行高低压环境下的成型测试；然后对整个面窗跟服装连接在一起的结合结构进行确认。之后，他们又安排了十几项专项实验。

　　经过3个月的排查工作，他们找到了原因：是工艺上的问题。随后，他们马上采取了相应的改进措施，杜绝了安全隐患。

　　为了保证气密性，舱外航天服的缝制非常讲究，采取“握手缝”的方法，缝完后，正面和反面没有任何区别。在制作过程中，他们对每根缝衣针的借出和归还都安排了专人记录管理，以防止把气密层扎穿。(本报北京9月25日电)

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　　航天服种类

　　■刘少龙

　　舱内服：

　　人类在太空探索中最早使用的航天服就是舱内航天服。舱内航天服又称航天救生服，它的主要功能是在航天器座舱发生故障而丧失压力时，给航天员提供正常的大气压，帮助航天员安全返回地面，并能提供一定的温度保障和通信保障。我国第一位进入太空的航天员杨利伟执行神舟五号飞行任务时穿的就是舱内服。

　　舱外服：

　　伴随着载人航天技术的不断发展，航天员活动从舱内走向舱外，走向了茫茫的宇宙，随之也就出现了舱外航天服。舱外航天服被誉为世界上最复杂、最昂贵的服装，因为它实际上是一个小型载人飞行器。此次神舟七号飞行任务中，一名航天员将穿着我国最新研制的“飞天”航天服出舱。

　　月球服：

　　1969年7月，美国航天员阿姆斯特朗实现了首次登月行走，他在月面上行走时穿的服装称为月球服。这套月球服重19.69千克,服装内压力25.88千帕。由于月球表面环境的变化，月球服在设计上与在轨出舱用的舱外服又有不同。月球服的背部有一个能保证航天员在月面工作8个小时的生命保障系统，它可以重复充氧和充电，以备下一次月面活动时使用。

　　火星服：

　　人类要实现在火星表面行走，就得设计出合适的火星服。当前，火星服设计上面临的一个严峻挑战就是火星表面恶劣的气候和重力条件。目前科学家设计出的火星服类似于一个微型的加压舱，将航天员的身体跟火星表面环境完全隔离开，防止恶劣的火星表面环境对航天员造成伤害。它是一套复杂的个人防护装备，除紧身服外，还有手套、靴子、加压头盔和便携式生命保障系统。