新華社北京7月4日電 題:解碼“飛天”艙外航天服——走近航天員中心研發與總裝測試部服裝車間

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公斤重的艙外航天服,是航天員執行出艙活動的鎧甲。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與總裝測試部服裝車間,走近一群制衣匠的世界。

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,體現在工藝上就是復雜且精密。

艙外航天服的軟結構,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,既能抵抗太空風險,又能穿著舒適、行動靈活,重而不笨。

據了解,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……這已經是他們的最快速度了。

頭盔面窗:制作需要經過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構,呈曲面型,直接關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:“空間站任務中出艙活動時間長,對服裝性能要求更高?!?/p>

雙層壓力面窗制作過程中,對可視區夾層進行氮氣吹除時,要通過一根空心針透過密封膠層輸送氣體。一次,在針扎入的過程中,有兩粒膠的碎末進入了密封的面窗夾層。

這兩個沙粒大小的碎末,吸附在面窗夾層下沿,理論上對視覺沒什么大的影響,卻成了他們的“眼中釘”。他們嘗試了各種辦法,最終只能將碎末掃除到邊緣區域。為了做出完美的面窗,他們從生產流程入手,改變生產工序,采用先預埋空心針再進行內外層面窗粘合的方法,徹底解決了密封膠穿刺產生多余物的問題。

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

“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??p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,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。

她以打結為例介紹說,因為結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,光打結就有3道工序,一套艙內航天服上肢有76處孔需要打結,僅這個活就得干兩三天。

必須用手工嗎?能不能用設備替代呢?車間主任李楊說:“從目前的技術能力看,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,不能反復拆縫,走針的時候務必小心,力爭一次到位。

也正因為此,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,必須給航天服加壓充氣,否則就會因體內外的壓差懸殊而造成生命危險。

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,表面就有可能造成損傷。而透明色的材料導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構的硬軀干,外形像是一個鎧甲,背后掛有保障生命的通風供氧裝置。李楊介紹說,光單機產品有100來個,由30多個外協單位分別生產,最后從五湖四海聚集到艙外服系統集成總裝車間裝配。

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生,要給金屬表面做“磨皮”手術。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,都能摸出來。

背包門:航天員“生命之門”必須密封嚴實

艙外服的背包門被稱為航天員的“生命之門”。在太空環境下,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>