編者的話
要在真空、失重、輻射的太空環(huán)境中生存,人類需要一個(gè)合適的微小氣候環(huán)境,除了載人飛船、空間站等載人航天器外,航天服這套“飛天鎧甲”也為航天員提供安全屏障。比如艙外航天服,其本身就如同一個(gè)迷你的太空飛船。
近日,記者走進(jìn)中國航天員中心航天服工程研究室,試圖擷取這些“幕后英雄”的故事片段,探尋“飛天鎧甲”如何“煉”成。
“艙內(nèi)航天服氣密性檢查合格!”10月17日,在神舟十一號(hào)載人飛船發(fā)射前,景海鵬、陳冬向指揮部報(bào)告,這是他們開啟太空征程的重要一步。然而,很少有人知道,為了這十二個(gè)字,航天服研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了怎樣的艱辛。
特制聽診器為“鎧甲”探傷
2001年春,我國首個(gè)載人航天飛行器神舟五號(hào)各項(xiàng)工作正緊鑼密鼓地進(jìn)行,中國首套艙內(nèi)航天服也進(jìn)入鑒定實(shí)驗(yàn)階段。
然而,在實(shí)驗(yàn)中,這支1992年隨著中國載人航天工程一同誕生的團(tuán)隊(duì)遇到了重大挑戰(zhàn):艙內(nèi)航天服有漏氣現(xiàn)象!
艙內(nèi)航天服也稱應(yīng)急航天服,業(yè)內(nèi)稱為“救命服”。在飛船上升、變軌、返回等階段,或飛船座艙發(fā)生泄漏時(shí),航天員必須穿上艙內(nèi)航天服。在接通艙內(nèi)的供氧、供氣系統(tǒng)后,航天服會(huì)充壓供氣,并能提供溫度保障和通信功能,可在6小時(shí)內(nèi)保證航天員的生命安全。因此,氣密性是航天服的重要指標(biāo)。
“當(dāng)時(shí)用了檢漏液、質(zhì)譜儀等各種辦法,想把最精確的漏點(diǎn)找出來,卻發(fā)現(xiàn)只能測(cè)出漏率和漏氣量,根本不知道最大的漏氣漏點(diǎn)在哪里?!敝袊教靻T中心航天服工程研究室副主任、艙內(nèi)航天服分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師席林斌說。
于是,時(shí)任航天服工程研究室主任李潭秋和研究員邊晉梅、助理研究員劉冀念等一起,自創(chuàng)了一個(gè)“土”辦法:他們?nèi)舾扇税旬a(chǎn)品拿到靜音室里,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加壓,然后用改造后的聽診器,在產(chǎn)品表面一點(diǎn)點(diǎn)尋找漏點(diǎn)。就這樣,他們終于發(fā)現(xiàn)了漏氣點(diǎn):頭盔開合的連接處。之后他們從結(jié)構(gòu)匹配、材料優(yōu)化、表面處理等方面進(jìn)行調(diào)整,又進(jìn)行了上千次試驗(yàn),前后持續(xù)了一年時(shí)間,最終解決了問題。
高冷“鎧甲”其實(shí)很暖心
走進(jìn)航天服生產(chǎn)車間,技術(shù)工人正手工縫制航天服。用機(jī)器縫制會(huì)不會(huì)更好?席林斌說,航天服結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,活動(dòng)關(guān)節(jié)處只能手工縫制。
航天服穿起來舒適嗎?
2001年,航天服設(shè)計(jì)師穿上首套正式件坐在了“返回艙”座椅上。對(duì)艙內(nèi)航天服加壓后,不到一個(gè)小時(shí),設(shè)計(jì)師的膝部就出現(xiàn)了紅腫、淤血和較為明顯的壓痛感。
于是,他們連續(xù)加班進(jìn)行調(diào)整。改造完成后,時(shí)任航天服車間主任李志自告奮勇站了出來,要當(dāng)“小白鼠”做新一輪的加壓舒適性實(shí)驗(yàn)。就這樣,他穿著這套剛剛改進(jìn)之后加了0.4個(gè)大氣壓的艙內(nèi)航天服,待在“返回艙”里挨了整整六個(gè)小時(shí),終于發(fā)現(xiàn)服裝膝部和腿部位置的舒適性得到了明顯改善。
第一套航天服成功后,航天員的反饋又成為航天服“升級(jí)”的重要線索。曾有航天員反映,常服靴子有點(diǎn)沉。設(shè)計(jì)師們立刻通過更換材質(zhì)、打孔處理等手段讓每只靴子減重175克。一次身著艙內(nèi)航天服結(jié)束訓(xùn)練后,有航天員無意間說了一句“通風(fēng)管剛才有點(diǎn)壓身體”,又立刻引起了設(shè)計(jì)師們的重視。他們推翻原有設(shè)計(jì),重新選材、規(guī)劃管路,不但解決了通風(fēng)管擠壓?jiǎn)栴},還進(jìn)一步提高了氣密性和安全性。
一些貼心的設(shè)計(jì)也受到了航天員的歡迎。在艙內(nèi)工作服的設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)師們?yōu)槭购教靻T方便如廁,專門在服裝后腰處設(shè)計(jì)了開口,又增加了可調(diào)節(jié)松緊的彈力腰帶。當(dāng)年在“神九”里完成太空“騎車”的劉洋,則是身著一套“可短可長(zhǎng)”的艙內(nèi)運(yùn)動(dòng)服,航天員可根據(jù)需要隨意摘下袖子和褲腿,進(jìn)行搭配組合……
設(shè)計(jì)師不光關(guān)心服裝的結(jié)構(gòu)、材料,連服裝的顏色、花紋都耗費(fèi)了不少心思。航天員穿著的秋冬常服主色采用航天傳統(tǒng)的藍(lán)色系,不同深淺藍(lán)色系的組合設(shè)計(jì)源于天際線和太空的色調(diào)元素。而新設(shè)計(jì)出來的休閑服,則有著裝飾性的花紋,是為了便于航天員的心理調(diào)適。
航天服設(shè)計(jì)和研制團(tuán)隊(duì)會(huì)根據(jù)當(dāng)次任務(wù)情況和航天員的反饋等,對(duì)航天服裝備進(jìn)行完善?!懊恳淮味加锌吹靡娀蚩床灰姷母倪M(jìn)?!毕直笳f。
作為科技含量最高的服裝之一,航天服裝積累的技術(shù)還為其他行業(yè)提供了支持。
今年4月份,中國航天員科研訓(xùn)練中心將4套多功能消防防護(hù)服贈(zèng)予北京公安消防總隊(duì)。防護(hù)服采用航天技術(shù),具有阻燃、防水、耐高溫、耐化學(xué)性、耐磨、耐熱輻射、抗爆燃高強(qiáng)度等特性。裝備內(nèi)置了一套降溫空調(diào),還能實(shí)現(xiàn)音視頻通信和生理信號(hào)監(jiān)測(cè),受到了消防官兵的好評(píng)。
太空洗衣讓“天宮”更舒適
2015年初,著眼未來空間站階段,航天員在軌駐留時(shí)間延長(zhǎng),服裝多樣化需求提高,航天服設(shè)計(jì)和研制團(tuán)隊(duì)組織開展了航天員系列化服裝設(shè)計(jì)。
平時(shí)訓(xùn)練、參加重要活動(dòng)、在軌運(yùn)動(dòng)鍛煉、在軌開展實(shí)驗(yàn)……航天服系列化設(shè)計(jì)里的每一項(xiàng)都凝結(jié)了設(shè)計(jì)師們的智慧和心血。
新款航天員秋冬常服上V形圖案和S形嵌條的角度弧度、顏色搭配、材質(zhì)選用,經(jīng)歷了數(shù)十輪的修改;航天員標(biāo)志徽章設(shè)計(jì)方案,共拿出了32版;總體設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)師已經(jīng)數(shù)不清出到了第幾版。
其間在對(duì)方案中細(xì)節(jié)的反復(fù)推敲中,一些年輕設(shè)計(jì)師和外協(xié)單位也會(huì)不理解,但席林斌對(duì)他們說,“我們只有把可能和不可能的方案都想充分,才能拿出最優(yōu)方案,這關(guān)系到國家的形象和航天員的安全。”
2016年10月17日,神舟十一號(hào)載人飛船發(fā)射成功,席林斌就在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)。平時(shí)幾乎不發(fā)微信朋友圈的他難掩激動(dòng),在點(diǎn)火發(fā)射的瞬間拍下照片,發(fā)了出去。
談到未來,席林斌說,他們正在研制長(zhǎng)壽命、高可靠性的艙外航天服。
同時(shí),他們也正在努力實(shí)現(xiàn)讓航天員在天上洗衣服,并在研制集抗菌、抗污、防靜電、吸濕、排汗于一體的帶有自凈功能的面料。
如果都能順利實(shí)現(xiàn),太空駐留的時(shí)間可以進(jìn)一步延長(zhǎng),天上和地面的生活區(qū)別將越來越小。
正如他們所說,下一次又是從零開始。
■小貼士·航天服
航天服一方面要保障航天員的生命安全,另一方面,還要能夠保障航天員在太空的工作效率。
航天服分為艙內(nèi)航天服和艙外航天服,主要由服裝、生保系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等組成。
本報(bào)記者 唐中科 許丹旸 余建斌