中国青年报：“飞天战袍”大揭秘 解码我国自主研制的新一代舱外航天服
发布日期: 2021-08-24
信息来源: 中国青年报
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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”。
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。
车间的林波师傅，负责舱外航天服气密层的刷胶，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，要反复刷上几遍。”林波说。刷胶时，他生怕手抖，手一抖造成的失误，不仅会导致整个材料报废，还会延误工期。
粘胶组组长莫让江说，舱外航天服气密层的材料表面非常光滑，粘胶前必须涂上一层表面处理剂，稍微处理不当，表面就有可能造成损伤。有时，肉眼看不见这些特别小的损伤，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，如今的“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，在使用寿命上，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，背后挂有保障生命的通风供氧装置。李杨说，这套结构光单机产品有100来个，由30多个外协单位分别生产，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。
这更是考验研制人员的技术和耐心。
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，一点点仔细擦拭，再用放大镜检查是否彻底擦洗干净。
“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”，要给金属表面做“磨皮”手术。手术刀、止血钳、手术剪，应有尽有。
多年来，岳跃庆练就了“好手功”。他说，哪怕是0.1毫米的细微毛刺，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，要天衣无缝。
为此，他们用卡尺一点点地量，精度精确到几十微米。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，硬是把口径只有几毫米的不锈钢小孔，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，在保证性能的前提下，还要注意各条线路安装美观、整齐，胶痕清理干净，标识可视角度便利。”
看到航天员安全出舱一切都值了
王其芳每次回老家，说起自己的工作——给航天员做服装，大家都很羡慕她。
“我就是一个高中毕业生，却能通过我的技术，跟这些硕士、博士一起干着载人航天的大事，我觉得自己很了不起。”王其芳说。
李琴萍告诉记者，“这么多年了，每天小心翼翼地呵护这些‘飞天战袍’，照顾它，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活，他便开玩笑道，“我对服装太熟悉了，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，要求其弯曲时达到至少60度的活动范围。
这群“制衣匠”，学历虽然不高，却有着最朴素的心愿。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，周六保证不休息，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，整个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，生产只要在线，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，比原计划提前了约1小时。
航天员返回节点舱前，地面指挥再次喊话：“请神舟十二号分别位于环形扶手内侧和环形扶手外侧，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：“漫步太空人不老，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，她觉得一切都是值得的。(邱晨辉)
（责任编辑：刘泽康）
