筑夢(mèng)“太空之家”——中國(guó)空間站建設(shè)記⑨

　　“飛天戰(zhàn)袍”為出艙護(hù)航

　　本報(bào)記者 劉 峣

　　8月20日14時(shí)33分，經(jīng)過約6小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十二號(hào)航天員乘組密切協(xié)作，圓滿完成出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)，航天員聶海勝、劉伯明安全返回天和核心艙，比原計(jì)劃提前了約1小時(shí)，空間站階段第二次航天員出艙活動(dòng)取得圓滿成功。

　　8月20日，神舟十二號(hào)乘組航天員聶海勝、劉伯明身著中國(guó)自主研制的新一代“飛天”艙外航天服，先后從空間站天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙成功出艙，并順利完成第二次出艙活動(dòng)的全部既定任務(wù)。

　　太空之中，“飛天”艙外航天服格外亮眼。艙外航天服是航天員的“飛天戰(zhàn)袍”，也是執(zhí)行出艙活動(dòng)的“護(hù)身鎧甲”。在第二次出艙活動(dòng)中，艙外航天服的功能性能得到了進(jìn)一步檢驗(yàn)，展現(xiàn)了中國(guó)載人航天的實(shí)力。

　　提供環(huán)境防護(hù)和生命保障

　　艙外航天服相當(dāng)于一個(gè)微型載人航天器。雖然看上去貌不驚人，但它是航天員生命安全的保障，代表著高科技領(lǐng)域的尖端技術(shù)，是一個(gè)國(guó)家載人航天實(shí)力的重要體現(xiàn)。

　　出艙活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)極高。1965年，太空行走第一人、俄羅斯航天員阿列克謝·列昂諾夫第一次出艙時(shí)就因氣壓差問題導(dǎo)致航天服膨脹，險(xiǎn)些無法返回艙內(nèi)。太空中的環(huán)境極為惡劣，為了抵御強(qiáng)輻射、高低溫等不利條件，艙外航天服必須為航天員提供安全有效的環(huán)境防護(hù)、密閉空間的環(huán)境控制和生命保障。

　　2008年，在神舟七號(hào)任務(wù)中，中國(guó)航天員翟志剛身著“飛天”艙外航天服，首次成功實(shí)現(xiàn)出艙活動(dòng)。與神舟七號(hào)任務(wù)相比，空間站任務(wù)中的航天員要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的艙外操作，這對(duì)艙外航天服的性能提出了更高的要求。

　　據(jù)專家介紹，新一代“飛天”艙外航天服進(jìn)行了大量改進(jìn)與升級(jí)，安全可靠性更高、支持艙外活動(dòng)的時(shí)間更久、測(cè)試維修性更強(qiáng)。中國(guó)航天員中心航天服工程室主任、航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張萬欣說，新一代艙外航天服在3個(gè)方面進(jìn)行了重要改進(jìn)：一是改變了結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)；二是提高了服裝的壽命；三是提高了人服能力。

　　新一代艙外航天服高2米左右，重100多公斤。雖然看上去很厚重，實(shí)際上重而不笨——穿上“戰(zhàn)袍”的航天員既能抵御太空的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，還能靈活行動(dòng)、完成任務(wù)。正如航天員劉伯明所說，穿著中國(guó)研制的新一代艙外航天服，更加有信心應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。

　　艙外航天服對(duì)于真空、輻射和高低溫的超強(qiáng)防護(hù)作用，主要源自于服裝的多層設(shè)計(jì)。航天服的最里層是襯里和尿收集裝置；襯里外是用于散熱的液冷通風(fēng)層，將水作為冷卻液來冷卻航天員身體散發(fā)的熱量；液冷通風(fēng)層外是用于產(chǎn)生一定壓力的加壓氣密層；再外一層是限制加壓氣密層向外膨脹的限制層；限制層外是對(duì)付艙外大溫差變化的隔熱層；最外面則是保護(hù)層，由多種纖維復(fù)合。

　　艙外航天服的靈活性，離不開精巧的設(shè)計(jì)。專家表示，中國(guó)艙外航天服采用頭盔和軀干一體化的設(shè)計(jì)。四肢可以調(diào)節(jié)，利用仿生結(jié)構(gòu)，上下肢關(guān)節(jié)處使用了氣密軸承，使關(guān)節(jié)活動(dòng)更自如，可以滿足從1.62米到1.80米的航天人群穿著使用。

　　保證3年15次出艙活動(dòng)

　　與7月4日第一次出艙活動(dòng)相比，第二次出艙活動(dòng)的航天員有所不同。不過，這并不影響艙外航天服的穿著使用。

　　中國(guó)航天員中心航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師王春慧說，“飛天”艙外航天服的適體性很好，可以通過調(diào)節(jié)適應(yīng)不同身高和體重的人體參數(shù)。執(zhí)行第二次出艙活動(dòng)的聶海勝穿的是上次劉伯明穿過的艙外航天服，而劉伯明穿的則是上次湯洪波穿的艙外航天服。

　　王春慧說，按照艙外航天服的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，航天服要保證在軌工作使用3年、保證航天員15次出艙活動(dòng)。因此，穿著艙外服的航天員可能來自不同的乘組，這次是神舟十二號(hào)乘組的航天員，下一波又將迎來神舟十三號(hào)乘組的航天員。

　　得益于精妙的設(shè)計(jì)和技術(shù)的升級(jí)，雖然艙外航天服有100多公斤重，但穿脫起來極為方便快捷。張萬欣說，艙外航天服穿上只需要5分鐘。此前的試驗(yàn)中，受試人員包括航天員在一般情況下只需要3分鐘左右的時(shí)間。

　　同時(shí)，為了保證艙外航天服的可靠性，每次出艙使用完后，航天員都要對(duì)艙外服進(jìn)行全面、細(xì)致地維護(hù)和保養(yǎng)，包括通風(fēng)、凈化、干燥以及微生物處理和消耗品更換統(tǒng)計(jì)等。

　　兩次出艙，中國(guó)航天員的活動(dòng)時(shí)間都在六七個(gè)小時(shí)左右。據(jù)專家介紹，新一代艙外航天服可以保證航天員在太空真空環(huán)境下的生存與工作，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是“7+1”小時(shí)，現(xiàn)在看來可能8個(gè)小時(shí)都沒問題。

　　第一次出艙活動(dòng)時(shí)，為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)艙外航天服消耗品余量，科研人員開發(fā)了一個(gè)消耗品預(yù)測(cè)分析軟件，通過監(jiān)測(cè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)后續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)，為防止軟件出現(xiàn)故障，他們還同步進(jìn)行手動(dòng)測(cè)算。經(jīng)預(yù)測(cè)后發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行出艙任務(wù)的兩套服裝均能保證8小時(shí)以上時(shí)長(zhǎng)，事實(shí)也驗(yàn)證了這一結(jié)論。

　　同時(shí)，在第一次出艙活動(dòng)當(dāng)天，工作人員還在地面航天員支持廳準(zhǔn)備了一套嶄新的艙外航天服，同步準(zhǔn)備了電產(chǎn)品桌面聯(lián)試現(xiàn)場(chǎng)、艙外服和艙載設(shè)備整體伴飛現(xiàn)場(chǎng)，以便在任務(wù)中航天服出現(xiàn)問題時(shí)，能及時(shí)進(jìn)行天地同步排故。

　　技術(shù)攻關(guān)確保萬無一失

　　艙外航天服結(jié)構(gòu)復(fù)雜，牽一發(fā)而動(dòng)全身，必須要進(jìn)行細(xì)致的技術(shù)攻關(guān)和充分的地面實(shí)驗(yàn)。

　　張萬欣介紹，艙外航天服每個(gè)服裝的關(guān)鍵功能都有冗余備份，一旦主份失效，備份可以繼續(xù)工作，保障航天員的安全。此外，每套服裝研制生產(chǎn)后，還要做很多試驗(yàn)，有可能穿著航天服的人員都要進(jìn)行試穿。

　　在執(zhí)行出艙活動(dòng)前，艙外航天服支持崗的科研人員對(duì)艙外航天服及其艙載設(shè)備進(jìn)行了24小時(shí)測(cè)試，確保供氧、供電、供水、通信等功能正常。其中，服裝氣密性檢查是重點(diǎn)項(xiàng)目——在真空中，人體血液中的氮?dú)鈺?huì)變成氣體，因此必須給航天服加壓充氣，否則航天員就會(huì)因體內(nèi)外的壓差懸殊遭遇生命危險(xiǎn)。

　　在艙外航天服的制作上，每一道工序和工藝都必須精益求精。據(jù)了解，僅做一副艙外航天服下肢限制層就要耗時(shí)260多個(gè)小時(shí)，而裝配一套艙外服更是需要近4個(gè)月的時(shí)間。一套由100余個(gè)單機(jī)產(chǎn)品組成的艙外航天服在單機(jī)研制生產(chǎn)和系統(tǒng)總裝過程中要經(jīng)過嚴(yán)格的自檢、互檢、專檢3道程序，還要進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)、壓力性能試驗(yàn)和工效驗(yàn)證與評(píng)價(jià)等，確保質(zhì)量萬無一失。

　　出艙活動(dòng)中，中國(guó)航天員頭盔上的金色面窗讓人人印象深刻。作為在太空中觀察外界的窗口，艙外航天服的頭盔面窗有4層結(jié)構(gòu)——里層是雙層的壓力面窗；中間層充氮，起到隔熱和防結(jié)霧作用；外層則是在軌可更換的防護(hù)面窗。

　　中國(guó)航天員中心研發(fā)與總裝測(cè)試部副部長(zhǎng)鄧小偉說，為了讓頭盔絕對(duì)安全可靠，制作使用的承壓材料要經(jīng)過多輪選擇、測(cè)試，而除塵、粘膠、縫合、密封等47道工序需要花費(fèi)兩個(gè)月。其中，僅面窗除塵一項(xiàng)工序，就需要先吹洗，再不間斷擦拭兩小時(shí)左右，直到肉眼看不到一絲灰塵。

　　鄧小偉說，在雙層壓力面窗制作過程中，有一次有兩粒密封膠的碎末進(jìn)入了密封的面窗夾層。科技人員嘗試了各種辦法，最終只能將碎末掃除到邊緣區(qū)域。為了做出完美的面窗，技術(shù)人員改變了生產(chǎn)工序，徹底解決了密封膠穿刺產(chǎn)生多余物這個(gè)問題。