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        解碼“飛天”艙外航天服

        2021-08-21 09:54:38李國(guó)利占康黎云
        太空探索 2021年8期
        關(guān)鍵詞:氣密航天服液冷

        文/ 李國(guó)利 占康 黎云

        7月4日,神舟十二號(hào)航天員劉伯明、湯洪波從空間站天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙成功出艙,身上穿著的我國(guó)自主研制的“飛天”艙外航天服在太空中格外醒目。

        120 千克重的艙外航天服,是航天員執(zhí)行出艙活動(dòng)的鎧甲。它像一個(gè)人形飛船,充上一定的壓力后,可保護(hù)航天員的生命安全,抵御外太空的高低溫、強(qiáng)輻射等。

        那么,這件比黃金還貴重的“飛天戰(zhàn)袍”,是由什么做成的?又是怎么做出來(lái)的?記者來(lái)到航天員中心研發(fā)與總裝測(cè)試部服裝車間,走近一群制衣匠的世界。

        ▲ 中國(guó)艙外航天服示意圖

        航天服:裝配一套需近4 個(gè)月

        艙外航天服是航天員生命安全的保障。生命安全無(wú)小事,體現(xiàn)在工藝上就是復(fù)雜且精密。

        艙外航天服的軟結(jié)構(gòu),包括上下肢和手套,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。

        據(jù)了解,僅做一副艙外航天服下肢限制層需要260 多個(gè)小時(shí),而裝配一套艙外服需要近4 個(gè)月。這已經(jīng)是他們的最快速度了。

        頭盔面窗:制作需要經(jīng)過(guò)47 道工序

        艙外服上的頭盔面窗是航天員進(jìn)行出艙活動(dòng)時(shí)觀察外界的窗口。

        頭盔面窗有多層,最里層為雙層壓力面窗,是整個(gè)頭盔的承壓密封結(jié)構(gòu),呈曲面型,直接關(guān)系到航天員的生命安全,必須做到絕對(duì)安全可靠。

        “且不說(shuō)它的承壓材料要經(jīng)過(guò)多少輪的選擇、測(cè)試,光密封加縫合就耗時(shí)兩個(gè)月,一共完成47 道工序。”中心研發(fā)與總裝測(cè)試部副部長(zhǎng)鄧小偉說(shuō),就拿面窗除塵來(lái)說(shuō),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。

        其中,粘膠要分多輪逐步進(jìn)行。每次粘膠,都要將其放到恒溫恒濕箱里進(jìn)行膠固化,再進(jìn)行氣密性測(cè)試以及低溫露點(diǎn)測(cè)試,可視區(qū)還要進(jìn)行充分的氮?dú)庵脫Q,防止夾層中殘留的水汽在低溫情況下起霧影響視線。

        這一套嚴(yán)密的工序,是鄧小偉帶著車間工人花了近一年的時(shí)間研制摸索、做了10 多套樣品后確定的工藝標(biāo)準(zhǔn)。他說(shuō):“空間站任務(wù)中出艙活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),對(duì)服裝性能要求更高?!?/p>

        據(jù)鄧小偉介紹,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(guò)程中要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的自檢互檢專檢三道程序,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(wàn)無(wú)一失。

        “波紋袖”:既舒適又靈活

        縫紉車間的王其芳工齡最長(zhǎng),一干就是21年,她手下的針線活走針緊密、順直,美觀又嚴(yán)謹(jǐn)。縫紉組組長(zhǎng)楊金興說(shuō):“她做的航天服上肢是最好的!”

        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。王其芳用一雙巧手,做出來(lái)的“波紋袖”充壓后舒適度和靈活度都是一流。

        她以打結(jié)為例介紹說(shuō),因?yàn)榻Y(jié)點(diǎn)是多條線的交錯(cuò)處,特別硬,就得用簪子扎孔、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?車間主任李楊說(shuō):“從目前的技術(shù)能力看,還真不行。沒(méi)有任何一個(gè)機(jī)械比手更靈活?!?/p>

        艙外手套:尺寸公差不超過(guò)1 毫米

        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(guò)1 毫米。郭濃介紹說(shuō),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。

        也正因?yàn)檫@個(gè),郭濃和同事們?cè)诳p制的時(shí)候,必須做到手到哪眼到哪,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_(kāi)玩笑說(shuō)。

        液冷服:全身上下鋪線100 米

        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。

        液冷服是由彈性材料制成的,全身上下全是細(xì)密的小孔,供42 根液冷管路線均勻穿過(guò),每?jī)煽组g穿1 厘米的線,全身上下鋪設(shè)100 米左右,就得穿20000 個(gè)孔,尤其是頭部的蛇形分布線路,得穿出個(gè)太極圖。

        氣密層:反復(fù)刷幾遍膠

        在真空中,人體血液中的氮?dú)鈺?huì)變成氣體,造成減壓病,所以必須給航天服加壓充氣,否則航天員就會(huì)因體內(nèi)外的壓差懸殊而面臨生命危險(xiǎn)。

        因此,航天服的氣密性要求極為嚴(yán)苛。車間的林波師傅介紹說(shuō),比如為艙外航天服氣密層刷膠,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?!绷植ㄕf(shuō)。

        粘膠組組長(zhǎng)莫讓江說(shuō),艙外服氣密層的TPU 材料表面非常光滑,粘膠前必須涂上一層表面處理劑對(duì)表面進(jìn)行活化,稍微處理不當(dāng),就有可能造成表面損傷。而透明色的材料導(dǎo)致肉眼幾乎看不見(jiàn)特別小的損傷,等到后期加工完再充壓測(cè)試就為時(shí)已晚。

        金屬“硬軀干”:不能有0.1 毫米細(xì)微毛刺

        艙外航天服有個(gè)金屬結(jié)構(gòu)的硬軀干,外形像是一個(gè)鎧甲,背后掛有保障生命的通風(fēng)供氧裝置。李楊介紹說(shuō),光單機(jī)產(chǎn)品就有100 來(lái)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服系統(tǒng)集成總裝車間裝配。

        金屬“硬軀干”上有1000 多個(gè)米粒大的小孔,和配套的各種不同規(guī)格的螺絲,組長(zhǎng)岳躍慶帶著組員們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。

        “一粒浮塵都有可能釀成大禍?!痹儡S慶說(shuō)。

        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)。多年來(lái),岳躍慶練就了“好手功”。他說(shuō),哪怕是0.1 毫米的細(xì)微毛刺,他都能摸出來(lái)。

        背包門:航天員“生命之門”必須密封嚴(yán)實(shí)

        ▲ “飛天”艙外航天服的頭盔

        艙外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。

        岳躍慶介紹說(shuō),背包門的插銷座有4 組、插銷門有4 組,插銷座和插銷門合上時(shí)要天衣無(wú)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)的工藝手段使得開(kāi)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?!痹儡S慶說(shuō),“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,還得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?!?/p>

        (來(lái)源:新華網(wǎng))★

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