“飛天戰(zhàn)袍”大揭秘 解碼我國(guó)自主研制的新一代艙外航天服
航天員聶海勝、劉伯明太空互拍。本版圖片由中國(guó)載人航天工程辦公室供圖
航天員劉伯明身著新一代“飛天”艙外服出艙。
8月20日，隨著神舟十二號(hào)航天員乘組最后一次出艙任務(wù)的完成，又一組“太空大片”刷屏了。
這其中，最受矚目的莫過于兩名航天員的“太空互拍”：聶海勝站在核心艙機(jī)械臂上，面向鏡頭揮手致意，身后是蔚藍(lán)的地球家園，兩者幾乎融為一體；劉伯明則幾乎是“掛”在空間站上，雙腿前伸。兩人身著我國(guó)自主研制的新一代“飛天”艙外航天服，在太空中格外醒目。
這些比黃金還貴重的艙外航天服，被稱為航天員的“飛天戰(zhàn)袍”。其最大作用就是保障航天員生命安全，同時(shí)便于太空工作。早期的航天服只能在飛船內(nèi)使用，防止艙內(nèi)失壓造成航天員缺氧窒息，后期研制的艙外航天服，可供航天員岀艙活動(dòng)，也稱為擬人“飛船”。
13年前，神舟七號(hào)任務(wù)中，航天員翟志剛首次進(jìn)行出艙行走，將五星紅旗展示在太空。當(dāng)時(shí)，他在太空穿的服裝就是艙外航天服。
中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心航天服工程研究室主任、載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張萬欣告訴記者，相比實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天員首次太空出艙的神舟七號(hào)任務(wù)，空間站任務(wù)中的航天員要進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的艙外操作，對(duì)艙外航天服的性能提出的要求更高。關(guān)鍵時(shí)刻，它們就是航天員的保命“鎧甲”。
裝配一套航天服最快需近4個(gè)月
在中國(guó)航天員中心研發(fā)與總裝測(cè)試部服裝車間，有一群手法老練的“制衣匠”，就是他們打造了屬于中國(guó)的“飛天戰(zhàn)袍”�？p紉組組長(zhǎng)楊金興說，艙外航天服是航天員生命安全的保障，生命安全無小事，體現(xiàn)在工藝上就是復(fù)雜且精密。
據(jù)他介紹，艙外航天服的軟結(jié)構(gòu)，包括上肢、下肢和手套，從里到外是舒適層、備氣密層、主氣密層、限制層和熱防護(hù)層等，既能抵抗太空風(fēng)險(xiǎn)，又能穿著舒適、行動(dòng)靈活，重而不笨。
“艙外航天服重達(dá)120公斤，但穿脫非常方便，經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練，5分鐘內(nèi)就可以完成穿脫�！睆埲f欣說，航天員準(zhǔn)備就緒后，只要從服裝背后的背包門進(jìn)去，關(guān)好并鎖緊背包門就表示穿著完畢。
戰(zhàn)袍縫紉，一針一線均維系航天員生命安全，慢工才能出細(xì)活。
楊金興透露，僅做一副艙內(nèi)航天服的上肢限制層，就需要130多個(gè)小時(shí)，做一副艙外航天服的下肢限制層，需要260多個(gè)小時(shí)，而裝配一套艙外航天服，需要近4個(gè)月，而這已經(jīng)是他們的最快速度了。
以打結(jié)為例，因?yàn)榻Y(jié)點(diǎn)是多條線的交錯(cuò)處，特別硬，就要用簪子扎孔、穿針，再用鑷子把針拽出，光打結(jié)就有3道工序，一套艙內(nèi)航天服上肢，有76處孔需要打結(jié)，僅這個(gè)活就得干上兩三天。
必須用手工嗎？能不能用設(shè)備替代呢？
車間主任李楊告訴記者：“從目前的技術(shù)能力看，還真不行。畢竟，沒有任何一個(gè)機(jī)械比手更靈活�！�
國(guó)外也是如此，無論是美國(guó)還是俄羅斯，制造航天服都離不開手工作業(yè)，就連充滿黑科技元素的SpaceX公司，其航天服也一樣。
在太空，航天員穿著航天服后活動(dòng)的操作，主要靠上肢實(shí)現(xiàn)。所以制作時(shí)既要考慮活動(dòng)的靈活性，還得考慮充壓后的承力性。
縫紉車間的王其芳工齡最長(zhǎng)——21年。她的針線活走針緊密、順直，用楊金興的話說：“她做的航天服上肢是最好的！”
與王其芳同樣手巧的，還有做手套的師傅郭濃。他兩個(gè)月要交付6副艙外手套，幾乎每天都在埋頭苦縫。
就算是手縫，同樣要求精準(zhǔn)，尺寸公差也不超過1毫米。郭濃說，更重要的是，由于航天服的特殊性，不能反復(fù)拆縫，走針的時(shí)候務(wù)必小心，力爭(zhēng)一次到位。
正因如此，郭濃和同事在縫制的時(shí)候，必須做到“手到哪兒眼到哪兒”，時(shí)間久了，練就出一雙雙火眼金睛。
“我們這里的工匠，個(gè)個(gè)視力都是2.0�！崩顥铋_玩笑說。
張萬欣說，經(jīng)過不斷優(yōu)化，我國(guó)“飛天”艙外航天服目前在軌操作的可達(dá)域、精細(xì)度、靈活性等方面都有所提高，比如手套的靈活度，可以達(dá)到“最小抓握直徑5毫米”的程度。
手一抖可能導(dǎo)致整個(gè)材料報(bào)廢
航天員在艙外活動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，需要穿上給身體降溫的液冷服。
液冷服由彈性材料制成，全身上下都是細(xì)密的小孔，供42根液冷管路線均勻穿過，每?jī)煽组g穿1厘米的線，全身上下鋪設(shè)100米左右，就要穿兩萬個(gè)孔，尤其是頭部的蛇形分布線路，要穿出個(gè)太極圖。
“沒有極大的耐心，是無法完成這么細(xì)致的活兒的�！必�(fù)責(zé)粘膠的李琴萍告訴記者，艙內(nèi)航天服氣密層是橡膠材質(zhì)，靠粘膠拼接而成。
在真空中，有這樣一個(gè)現(xiàn)象：人體血液中的氮?dú)�，�?huì)變成氣體，造成減壓病。因此，研制人員必須給航天服加壓充氣，否則就會(huì)因體內(nèi)外的壓差懸殊，而造成生命危險(xiǎn)。
這對(duì)航天服的氣密性要求極為嚴(yán)苛。
李琴萍先要用驗(yàn)光機(jī)，仔細(xì)比對(duì)氣密層的橡膠材料，看是否有瑕疵，再清洗、晾干，然后用砂紙，小心打磨粘膠部分。
最難的是用剪刀把橡膠材料剪成一個(gè)個(gè)服裝裁片，稍微不小心，剪出一丟丟豁口或毛刺，一刷膠就會(huì)造成大片斷裂。
“眼睛看著剪刀尖往前走，刀刃卡在線中間的位置�！边@是李琴萍總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)。
車間的林波師傅，負(fù)責(zé)艙外航天服氣密層的刷膠，更是“壓力山大”。刷膠也不是簡(jiǎn)單地刷，要觀察溫濕度、刷膠時(shí)間、薄厚度要適量均勻。
“刷完晾，晾完刷，要反復(fù)刷上幾遍。”林波說。刷膠時(shí)，他生怕手抖，手一抖造成的失誤，不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)材料報(bào)廢，還會(huì)延誤工期。
粘膠組組長(zhǎng)莫讓江說，艙外航天服氣密層的材料表面非常光滑，粘膠前必須涂上一層表面處理劑，稍微處理不當(dāng)，表面就有可能造成損傷。有時(shí)，肉眼看不見這些特別小的損傷，到后期加工完再充壓測(cè)試，就為時(shí)已晚。
張萬欣說，經(jīng)過進(jìn)一步研制，如今的“飛天”艙外航天服，在功能上已相當(dāng)于一個(gè)微型的載人航天器，在使用壽命上，自主工作時(shí)間可達(dá)8個(gè)小時(shí)。
一粒浮塵都有可能釀成大禍
艙外航天服有個(gè)金屬結(jié)構(gòu)的“硬軀干”，外形像一個(gè)鎧甲，背后掛有保障生命的通風(fēng)供氧裝置。李楊說，這套結(jié)構(gòu)光單機(jī)產(chǎn)品有100來個(gè)，由30多個(gè)外協(xié)單位分別生產(chǎn)，最后從五湖四海聚集到艙外航天服系統(tǒng)集成總裝車間裝配。
這更是考驗(yàn)研制人員的技術(shù)和耐心。
金屬“硬軀干”上，有1000多個(gè)米粒大的小孔，以及配套各種不同規(guī)格的螺絲。組長(zhǎng)岳躍慶帶著組員，用鑷子夾著酒精棉，一點(diǎn)點(diǎn)仔細(xì)擦拭，再用放大鏡檢查是否徹底擦洗干凈。
“整個(gè)過程暗藏兇險(xiǎn)，一粒浮塵都有可能釀成大禍�！痹儡S慶說。
碰到毛刺，岳躍慶就變身“整形醫(yī)生”，要給金屬表面做“磨皮”手術(shù)。手術(shù)刀、止血鉗、手術(shù)剪，應(yīng)有盡有。
多年來，岳躍慶練就了“好手功”。他說，哪怕是0.1毫米的細(xì)微毛刺，都能摸出來。
艙外航天服的背包門，被稱為航天員的“生命之門”。
在太空環(huán)境下，背包門如果密封不嚴(yán)，將直接威脅航天員的生命。
岳躍慶說，背包門的插銷座和插銷門各有4組，插銷座和插銷門合上時(shí)，要天衣無縫。
為此，他們用卡尺一點(diǎn)點(diǎn)地量，精度精確到幾十微米。最終，他們用極精準(zhǔn)的工藝手段，讓開背包門省力一半多。此外，他們還憑著毅力和巧勁，硬是把口徑只有幾毫米的不銹鋼小孔，打磨得跟鏡面一樣光滑。
“干就要干到極致。”岳躍慶說，“艙外航天服里有氣液、通風(fēng)管路和電纜，在保證性能的前提下，還要注意各條線路安裝美觀、整齊，膠痕清理干凈，標(biāo)識(shí)可視角度便利。”
看到航天員安全出艙一切都值了
王其芳每次回老家，說起自己的工作——給航天員做服裝，大家都很羨慕她。
“我就是一個(gè)高中畢業(yè)生，卻能通過我的技術(shù)，跟這些碩士、博士一起干著載人航天的大事，我覺得自己很了不起�！蓖跗浞颊f。
李琴萍告訴記者，“這么多年了，每天小心翼翼地呵護(hù)這些‘飛天戰(zhàn)袍’，照顧它，跟照顧嬰兒一樣。”
岳躍慶也是一樣，這么多年，一個(gè)個(gè)用于“飛天戰(zhàn)袍”的產(chǎn)品就跟他的孩子一樣，每個(gè)結(jié)構(gòu)每個(gè)螺絲釘他都很熟悉。
每當(dāng)志愿者身著艙外航天服參加水下試驗(yàn)時(shí)，都好奇岳躍慶操作怎么這么靈活，他便開玩笑道，“我對(duì)服裝太熟悉了，我想讓它怎么動(dòng)就怎么動(dòng)�！�
張萬欣說，每套航天服研制出來之后，都要做很多實(shí)驗(yàn)，凡是有可能穿這套服裝的人，都要來試穿。上肢是根據(jù)人的關(guān)節(jié)來設(shè)置的，一共有三個(gè)軸承，以其中的肘關(guān)節(jié)為例，要求其彎曲時(shí)達(dá)到至少60度的活動(dòng)范圍。
這群“制衣匠”，學(xué)歷雖然不高，卻有著最樸素的心愿。他們把手頭的作品視作自己的孩子，用最大的努力守護(hù)航天員的生命安全。
“每天晚上至少加班到9點(diǎn)半，周六保證不休息，周日不保證休息。”這是中國(guó)航天員中心研發(fā)與總裝測(cè)試部副部長(zhǎng)鄧小偉定下的規(guī)矩。
其結(jié)果是，整個(gè)研制生產(chǎn)效率大幅提高近3倍。在他看來，祖國(guó)利益高于一切，航天員生命重于一切。對(duì)他們這些“飛天戰(zhàn)袍”的“制衣匠”來說，生產(chǎn)只要在線，保障必須在線。
8月20日14時(shí)33分，聶海勝、劉伯明順利完成此次出艙全部既定任務(wù)，安全返回空間站天和核心艙，比原計(jì)劃提前了約1小時(shí)。
航天員返回節(jié)點(diǎn)艙前，地面指揮再次喊話：“請(qǐng)神舟十二號(hào)分別位于環(huán)形扶手內(nèi)側(cè)和環(huán)形扶手外側(cè)，面向全景攝像機(jī)D，地面將為你們合影留念�！睖椴ㄒ苍谂搩�(nèi)對(duì)著鏡頭敬禮。
隨后，劉伯明“詩(shī)興大發(fā)”，分享了自己的出艙感言：“漫步太空人不老，中國(guó)航天接力跑�！�
通過電視直播，王其芳看到這一幕。聶海勝、劉伯明太空漫步所著的戰(zhàn)袍，正是他們一針一線縫制出來的。那一刻，她覺得一切都是值得的。
中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源：中國(guó)青年報(bào)
