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“飞天战袍”大揭秘 解码我国自主研制的新一代
发表时间:2021-08-25
2017-06-28         

  “飞天战袍”大揭秘 解码我国自主研制的新一代舱外航天服

  8月20日,随着神舟十二号航天员乘组最后一次出舱任务的完成,又一组“太空大片”刷屏了。

  这其中,最受瞩目的莫过于两名航天员的“太空互拍”:聂海胜站在核心舱机械臂上,面向镜头挥手致意,身后是蔚蓝的地球家园,两者几乎融为一体;刘伯明则简直是“挂”在空间站上,双腿前伸。两人身着我国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服,在太空中分内醒目。

  这些比黄金还可贵的舱外航天服,被称为航天员的“飞天战袍”。其最大作用就是保障航天员生命安全,同时便于太空工作。早期的航天服只能在飞船内利用,防止舱内失压造成航天员缺氧窒息,后期研制的舱外航天服,可供航天员岀舱活动,也称为拟人“飞船”。

  13年前,神舟七号义务中,航天员翟志刚首次进行出舱行走,将五星红旗展当初太空。当时,他在太空穿的服装就是舱外航天服。

  中国航天员科研训练中央航天服工程研究室主任、载人航天工程航天员体系副总设计师张万欣告诉记者,比较实现我国航天员首次太空出舱的神舟七号任务,空间站任务中的航天员要进行更长时光的舱外操作,对舱外航天服的机能提出的请求更高。关键时刻,它们就是航天员的保命“铠甲”。

  装配一套航天服最快需近4个月

  在中国航天员中心研发与总装测试部服装车间,有一群手法老练的“制衣匠”,就是他们打造了属于中国的“飞天战袍”。缝纫组组长杨金兴说,舱外航天服是航天员生命平安的保障,生命安全无小事,体当初工艺上就是复杂且精致。

  据他介绍,舱外航天服的软构造,包括上肢、下肢跟手套,从里到外是安静层、备气密层、主气密层、限度层和热防护层等,既能抵抗太空危险,又能穿着舒畅、举措机动,重而不笨。

  “舱外航天服重达120公斤,但穿脱无比方便,经由专业练习,5分钟内就可能实现穿脱。”张万欣说,航天员准备就绪后,只有从服装当面的背包门进去,关好并锁紧背包门就表示衣着停止。

  战袍缝纫,一针一线均维系航天员性命保险,慢工才华出粗活。

  杨金兴吐露,仅做一副舱内航天服的上肢限度层,就需要130多个小时,做一副舱外航天服的下肢制约层,需要260多个小时,而装配一套舱外航天服,须要近4个月,而这已经是他们的最快速度了。

  以打结为例,因为结点是多条线的交错处,特别硬,就要用簪子扎孔、穿针,再用镊子把针拽出,光打结就有3道工序,一套舱内航天服上肢,有76处孔需要打结,仅这个活就得干上两三天。

  必须用手工吗?能不能用设备调换呢?

  车间主任李杨告诉记者:“从目前的技能才干看,还真不行。毕竟,不任何一个机械比手更灵活。”

  国外也是如斯,无论是美国还是俄罗斯,制造航天服都离不开手工作业,就连充满黑科技元素的SpaceX公司,其航天服也一样。

  在太空,航天员穿着航天服后运动的操作,主要靠上肢实现。所以制作时既要考虑活动的灵活性,还得斟酌充压后的承力性。

  缝纫车间的王其芳工龄最长——21年。她的针线活走针周密、顺直,用杨金兴的话说:“她做的航天服上肢是最好的!”

  与王其芳同样手巧的,还有做手套的师傅郭浓。他两个月要交付6副舱外手套,几乎每天都在埋头苦缝。

  就算是手缝,同样要求精准,尺寸公差也不超过1毫米。郭浓说,更重要的是,由于航天服的特别性,不能重复拆缝,走针的时候务必小心,力争一次到位。

  正因如此,郭浓和共事在缝制的时候,必需做到“手到哪儿眼到哪儿”,时间久了,练就出一双双火眼金睛。

  “咱们这里的工匠,个个视力都是2.0。”李杨开玩笑说。

  张万欣说,经过始终优化,我国“飞天”舱外航天服目前在轨操作的可达域、精巧度、灵活性等方面都有所进步,比喻手套的灵活度,能够到达“最小抓握直径5毫米”的程度。

  手一抖可能导致整个材料报废

  航天员在舱外活动时会产生热量,需要穿上给身体降温的液冷服。

  液冷服由弹性材料制成,全身高低都是细密的小孔,供42根液冷管路线平匀穿过,每两孔间穿1厘米的线,全身高下铺设100米左右,就要穿两万个孔,尤其是头部的蛇形分布线路,要穿出个太极图。

  “不极大的耐心,是无奈实现这么细致的活儿的。”负责粘胶的李琴萍告诉记者,舱内航天佩服密层是橡胶材质,靠粘胶拼接而成。

  在真空中,有这样一个气象:人体血液中的氮气,会变成气体,造成减压病。因此,研制人员必须给航天服加压充气,否则就会因体内外的压差迥异,而造成生命危险。

  这对航天服的气密性要求极为严苛。

  李琴萍先要用验光机,仔细比对气密层的橡胶材料,看是否有瑕疵,再荡涤、晾干,而后用砂纸,警戒打磨粘胶部分。

  最难的是用剪刀把橡胶资料剪成一个个服装裁片,稍微不警惕,剪出一丢丢豁口或毛刺,一刷胶就会造成大片断裂。

  “眼睛看着剪刀尖往前走,刀刃卡在线旁边的位置。”这是李琴萍总结出的教训。

  车间的林波师傅,负责舱外航天信服密层的刷胶,更是“压力山大”。刷胶也不是简单地刷,要观察温湿度、刷胶时间、薄厚度要适量均匀。

  “刷完晾,晾完刷,要反复刷上多少遍。”林波说。刷胶时,他恐怕手抖,手一抖造成的失误,不仅会导致全部材料报废,还会耽误工期。

  粘胶组组长莫让江说,舱外航天折服密层的材料表面非常润滑,粘胶前必须涂上一层名义处理剂,稍微处置不当,表面就有可能造成侵害。有时,肉眼看不见这些特殊小的损害,到后期加工完再充压测试,就为时已晚。

  张万欣说,经过进一步研制,现在的“飞天”舱外航天服,在功能上已相当于一个微型的载人航天器,在应用寿命上,自主工作时间可达8个小时。

  一粒浮尘都有可能酿成大祸

  舱外航天服有个金属结构的“硬躯干”,外形像一个铠甲,背地挂有保障生命的透风供氧装置。李杨说,这套结构光单机产品有100来个,由30多个外协单位分别出产,最后从五湖四海聚集到舱外航天服系统集成总装车间装配。

  这更是考验研制职员的技术和耐烦。

  金属“硬躯干”上,有1000多个米粒大的小孔,以及配套各种不同规格的螺丝。组长岳跃庆带着组员,用镊子夹着酒精棉,一点点细心擦拭,再用放大镜检查是否彻底擦洗清洁。

  “整个过程暗藏凶险,一粒浮尘都有可能酿成大祸。”岳跃庆说。

  碰到毛刺,岳跃庆就变身“整形医生”,要给金属名义做“磨皮”手术。手术刀、止血钳、手术剪,无所不包。

  多年来,岳跃庆练就了“好手功”。他说,哪怕是0.1毫米的轻微毛刺,都能摸出来。

  舱外航天服的背包门,被称为航天员的“生命之门”。

  在太空环境下,背包门如果密封不严,将直接威胁航天员的生命。

  岳跃庆说,背包门的插销座和插销门各有4组,插销座和插销门合上时,要浑然一体。

  为此,他们用卡尺一点点地量,精度正确到几十微米。最终,他们用极精准的工艺手段,让开背包门省力一半多。此外,他们还凭着毅力和巧劲,硬是把口径只有多少毫米的不锈钢小孔,打磨得跟镜面一样光滑。

  “干就要干到极致。”岳跃庆说,“舱外航天服里有气液、通风管路和电缆,在保障性能的前提下,还要留心各条线路安装美观、整齐,胶痕清理干净,标识可视角度便利。”

  看到航天员保险出舱所有都值了

  王其芳每次回老家,说起自己的工作——给航天员做服装,大家都很倾慕她。

  “我就是一个高中毕业生,却能通过我的技巧,跟这些硕士、博士一起干着载人航天的大事,我以为本人很了不起。”王其芳说。

  李琴萍告知记者,“这么多年了,天天胆大妄为地包庇这些‘飞天战袍’,照料它,跟照顾婴儿一样。”

  岳跃庆也是一样,这么多年,一个个用于“飞天战袍”的产品就跟他的孩子一样,每个结构每个螺丝钉他都很熟悉。

  每当志愿者身着舱外航天服参加水下试验时,都好奇岳跃庆操作怎么这么灵巧,他便开玩笑道,“我对服装太熟习了,我想让它怎么动就怎么动。”

  张万欣说,每套航天服研制出来之后,都要做很多实验,凡是有可能穿这套服装的人,都要来试穿。上肢是根据人的关节来设置的,一共有三个轴承,以其中的肘关节为例,恳求其波折时达到至少60度的活动范围。

  这群“制衣匠”,学历诚然不高,却有着最朴素的宿愿。他们把手头的作品视作自己的孩子,用最大的努力守护航天员的生命安全。

  “每天晚上至少加班到9点半,周六保障不休息,周日不保证休息。”这是中国航天员中心研发与总装测试部副部长邓小伟定下的规矩。

  其结果是,全体研制生产效率大幅提高近3倍。在他看来,祖国利益高于一切,航天员生命重于一切。对他们这些“飞天战袍”的“制衣匠”来说,生产只有在线,保障必须在线。

  8月20日14时33分,聂海胜、刘伯明顺利完成此次出舱全部既定任务,安全返回空间站天和核心舱,比原盘算提前了约1小时。

  航天员返回节点舱前,地面指挥再次喊话:“请神舟十二号辨别位于环形扶手内侧跟环形扶手外侧,面向全景摄像机D,地面将为你们合影留念。”汤洪波也在舱内对着镜头敬礼。

  随后,刘伯明“诗兴大发”,分享了自己的出舱感言:“散步太空人不老,中国航天接力跑。”

  通过电视直播,王其芳看到这一幕。聂海胜、刘伯明太空漫步所着的战袍,正是他们一针一线缝制出来的。那一刻,她觉得所有都是值得的。 【编辑:朱延静】


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