“飞天战袍”大揭秘:解码我国自主研制的新一代舱外航天服

2021-08-24 13:40:36 | 来源:中国青年报 | 参与: 0 | 作者:邱晨辉

  来源: 中国青年报 作者: 邱晨辉

  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;刘伯明则几乎是“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,在太空中格外醒目。

  这些比黄金还贵重的舱外航天服,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使用,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,神舟七号任务中,航天员翟志刚首次进行出舱行走,将五星红旗展示在太空。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心航天服工程研究室主任、载人航天工程航天员系统副总设计师张万欣告诉记者,相比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间的舱外操作,对舱外航天服的性能提出的要求更高。关键时刻,它们就是航天员的保命“铠甲”。

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  航天员刘伯明身着新一代“飞天”舱外服出舱。

 

  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安全的保障,生命安全无小事,体现在工艺上就是复杂且精密。

  据他介绍,舱外航天服的软结构,包括上肢、下肢和手套,从里到外是舒适层、备气密层、主气密层、限制层和热防护层等,既能抵抗太空风险,又能穿着舒适、行动灵活,重而不笨。

  “舱外航天服重达120公斤,但穿脱非常方便,经过专业训练,5分钟内就可以完成穿脱。”张万欣说,航天员准备就绪后,只要从服装背后的背包门进去,关好并锁紧背包门就表示穿着完毕。

  战袍缝纫,一针一线均维系航天员生命安全,慢工才能出细活。

  杨金兴透露,仅做一副舱内航天服的上肢限制层,就需要130多个小时,做一副舱外航天服的下肢限制层,需要260多个小时,而装配一套舱外航天服,需要近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?能不能用设备替代呢?

  车间主任李杨告诉记者:“从目前的技术能力看,还真不行。毕竟,没有任何一个机械比手更灵活。”

  国外也是如此,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活动的操作,主要靠上肢实现。所以制作时既要考虑活动的灵活性,还得考虑充压后的承力性。

  缝纫车间的王其芳工龄最长——21年。她的针线活走针紧密、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,由于航天服的特殊性,不能反复拆缝,走针的时候务必小心,力争一次到位。

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

  “我们这里的工匠,个个视力都是2.0。”李杨开玩笑说。

  张万欣说,经过不断优化,我国“飞天”舱外航天服目前在轨操作的可达域、精细度、灵活性等方面都有所提高,比如手套的灵活度,可以达到“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,全身上下都是细密的小孔,供42根液冷管路线均匀穿过,每两孔间穿1厘米的线,全身上下铺设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。

  “没有极大的耐心,是无法完成这么细致的活儿的。”负责粘胶的李琴萍告诉记者,舱内航天服气密层是橡胶材质,靠粘胶拼接而成。

  在真空中,有这样一个现象: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悬殊,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,再清洗、晾干,然后用砂纸,小心打磨粘胶部分。

  最难的是用剪刀把橡胶材料剪成一个个服装裁片,稍微不小心,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,刀刃卡在线中间的位置。”这是李琴萍总结出的经验。

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