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        解碼“飛天”艙外航天服

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

        文/ 李國利 占康 黎云

        7月4日,神舟十二號航天員劉伯明、湯洪波從空間站天和核心艙節(jié)點艙成功出艙,身上穿著的我國自主研制的“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)行出艙活動的鎧甲。它像一個人形飛船,充上一定的壓力后,可保護航天員的生命安全,抵御外太空的高低溫、強輻射等。

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

        ▲ 中國艙外航天服示意圖

        航天服:裝配一套需近4 個月

        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。

        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、限制層和熱防護層等,既能抵抗太空風(fēng)險,又能穿著舒適、行動靈活,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 多個小時,而裝配一套艙外服需要近4 個月。這已經(jīng)是他們的最快速度了。

        頭盔面窗:制作需要經(jīng)過47 道工序

        艙外服上的頭盔面窗是航天員進行出艙活動時觀察外界的窗口。

        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,必須做到絕對安全可靠。

        “且不說它的承壓材料要經(jīng)過多少輪的選擇、測試,光密封加縫合就耗時兩個月,一共完成47 道工序?!敝行难邪l(fā)與總裝測試部副部長鄧小偉說,就拿面窗除塵來說,先吹洗,再不間斷擦拭兩小時左右,直到肉眼看不到一絲灰塵。

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

        這一套嚴密的工序,是鄧小偉帶著車間工人花了近一年的時間研制摸索、做了10 多套樣品后確定的工藝標準。他說:“空間站任務(wù)中出艙活動時間長,對服裝性能要求更高。”

        據(jù)鄧小偉介紹,一套由100 余個單機產(chǎn)品組成的艙外航天服在單機研制生產(chǎn)和系統(tǒng)總裝過程中要經(jīng)過嚴格的自檢互檢專檢三道程序,還要進行環(huán)境試驗、壓力性能試驗和工效驗證與評價等,確保質(zhì)量萬無一失。

        “波紋袖”:既舒適又靈活

        縫紉車間的王其芳工齡最長,一干就是21年,她手下的針線活走針緊密、順直,美觀又嚴謹。縫紉組組長楊金興說:“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的操作主要靠上肢實現(xiàn),所以制作時既要考慮活動的靈活性,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,因為結(jié)點是多條線的交錯處,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:“從目前的技術(shù)能力看,還真不行。沒有任何一個機械比手更靈活?!?/p>

        艙外手套:尺寸公差不超過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,尺寸公差也不超過1 毫米。郭濃介紹說,更重要的是,由于航天服的特殊性,不能反復(fù)拆縫,走針的時候務(wù)必小心,力爭一次到位。

        也正因為這個,郭濃和同事們在縫制的時候,必須做到手到哪眼到哪,時間久了,練就出一雙雙火眼金睛。

        “我們這里的工匠,個個視力都是2.0?!崩顥铋_玩笑說。

        液冷服:全身上下鋪線100 米

        航天員在艙外活動時會產(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,全身上下全是細密的小孔,供42 根液冷管路線均勻穿過,每兩孔間穿1 厘米的線,全身上下鋪設(shè)100 米左右,就得穿20000 個孔,尤其是頭部的蛇形分布線路,得穿出個太極圖。

        氣密層:反復(fù)刷幾遍膠

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

        因此,航天服的氣密性要求極為嚴苛。車間的林波師傅介紹說,比如為艙外航天服氣密層刷膠,也不是簡單地刷,要觀察溫濕度、刷膠時間,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。

        粘膠組組長莫讓江說,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表面進行活化,稍微處理不當,就有可能造成表面損傷。而透明色的材料導(dǎo)致肉眼幾乎看不見特別小的損傷,等到后期加工完再充壓測試就為時已晚。

        金屬“硬軀干”:不能有0.1 毫米細微毛刺

        艙外航天服有個金屬結(jié)構(gòu)的硬軀干,外形像是一個鎧甲,背后掛有保障生命的通風(fēng)供氧裝置。李楊介紹說,光單機產(chǎn)品就有100 來個,由30 多個外協(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 多個米粒大的小孔,和配套的各種不同規(guī)格的螺絲,組長岳躍慶帶著組員們用鑷子夾著酒精棉一點點仔細擦拭,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。

        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,岳躍慶練就了“好手功”。他說,哪怕是0.1 毫米的細微毛刺,他都能摸出來。

        背包門:航天員“生命之門”必須密封嚴實

        ▲ “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,將直接威脅航天員的生命。

        岳躍慶介紹說,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要天衣無縫。

        為此,他們用卡尺一點點地量,精度精確到幾十微米。最終,他們用極精準的工藝手段使得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?!痹儡S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,還得注意各條線路安裝美觀、整齊,膠痕清理干凈,標識可視角度便利?!?/p>

        (來源:新華網(wǎng))★

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