解碼“飛天”艙外航太服——走近航太員中心研發(fā)與總裝測試部服裝車間
新華社北京7月4日電 題:解碼“飛天”艙外航太服——走近航太員中心研發(fā)與總裝測試部服裝車間
李國利、佔康、黎雲(yún)
7月4日,神舟十二號航太員劉伯明、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製的“飛天”艙外航太服在太空中格外醒目。
120公斤重的艙外航太服,是航太員執(zhí)行出艙活動的鎧甲。它像一個人形飛船,充上一定的壓力後,可保護(hù)航太員的生命安全,抵禦外太空的高低溫、強輻射等。
那麼,這件比黃金還貴重的“飛天戰(zhàn)袍”,是由什麼做成的?又是怎麼做出來的?記者來到航太員中心研發(fā)與總裝測試部服裝車間,走近一群製衣匠的世界。
航太服:裝配一套需近4個月
艙外航太服是航太員生命安全的保障。生命安全無小事,體現(xiàn)在工藝上就是複雜且精密。
艙外航太服的軟結(jié)構(gòu),包括上下肢和手套,從裏到外是舒適層、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,又能穿著舒適、行動靈活,重而不笨。
據(jù)了解,僅做一副艙外航太服下肢限制層需要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:製作需要經(jīng)過47道工序
艙外服上的頭盔面窗,是航太員進(jìn)行出艙活動時觀察外界的窗口。
頭盔面窗有多層,最裏層為雙層壓力面窗,是整個頭盔的承壓密封結(jié)構(gòu),呈曲面型,直接關(guān)係到航太員的生命安全,必須做到絕對安全可靠。
“且不説它的承壓材料要經(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。”中心研發(fā)與總裝測試部副部長鄧小偉説,就拿面窗除塵來説,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(jìn)行。每次粘膠,都要將其放到恒溫恒濕箱裏進(jìn)行膠固化,再進(jìn)行氣密性測試以及低溫露點測試,可視區(qū)還要進(jìn)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(yán)密的工序,是鄧小偉帶著車間工人花了近一年的時間研製摸索、做了10多套樣品後確定的工藝標(biāo)準(zhǔn)。他説:“空間站任務(wù)中出艙活動時間長,對服裝性能要求更高。”
雙層壓力面窗製作過程中,對可視區(qū)夾層進(jìn)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(jìn)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,理論上對視覺沒什麼大的影響,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(qū)域。為了做出完美的面窗,他們從生産流程入手,改變生産工序,採用先預(yù)埋空心針再進(jìn)行內(nèi)外層面窗粘合的方法,徹底解決了密封膠穿刺産生多餘物的問題。
據(jù)鄧小偉介紹,一套由100余個單機(jī)産品組成的艙外航太服在單機(jī)研製生産和系統(tǒng)總裝過程中要經(jīng)過嚴(yán)格的自檢互檢專檢三道程式,還要進(jìn)行環(huán)境試驗、壓力性能試驗和工效驗證與評價等,確保品質(zhì)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,一幹就是21年,她手下的針線活走針緊密、順直,美觀又嚴(yán)謹(jǐn)。縫紉組組長楊金興説:“她做的航太服上肢是最好的!”
在太空,航太員穿著航太服後活動的操作主要靠上肢實現(xiàn),所以製作時既要考慮活動的靈活性,還得考慮充壓後的承力性。王其芳用一雙巧手,做出來的“波紋袖”充壓後舒適度和靈活度都是一流。
她以打結(jié)為例介紹説,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)航太服上肢有76處孔需要打結(jié),僅這個活就得幹兩三天。
必須用手工嗎?能不能用設(shè)備替代呢?車間主任李楊説:“從目前的技術(shù)能力看,還真不行。沒有任何一個機(jī)械比手更靈活。”
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(zhǔn),尺寸公差也不超過1毫米。郭濃介紹説,更重要的是,由於航太服的特殊性,不能反覆拆縫,走針的時候務(wù)必小心,力爭一次到位。
也正因為此,郭濃和同事們在縫製的時候,必須做到手到哪眼到哪,時間久了,練就出一雙雙火眼金睛。
“我們這裡的工匠,個個視力都是2.0。”李楊開玩笑説。
液冷服:全身上下鋪線100米
航太員在艙外活動時會産生熱量,需要穿上給身體降溫的液冷服。
液冷服是由彈性材料製成的,全身上下全是細(xì)密的小孔,供42根液冷管路線均勻穿過,每兩孔間穿1釐米的線,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佈線路,得穿出個太極圖。
氣密層:反覆刷幾遍膠
在真空中,人體血液中的氮氣會變成氣體,造成減壓病,必須給航太服加壓充氣,否則就會因體內(nèi)外的壓差懸殊而造成生命危險。
因此,航太服的氣密性要求極為嚴(yán)苛。車間的林波師傅介紹説,比如為艙外航太服氣密層刷膠,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,要反覆刷上幾遍。”林波説。
粘膠組組長莫讓江説,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(jìn)行活化,稍微處理不當(dāng),表面就有可能造成損傷。而透明色的材料導(dǎo)致肉眼幾乎看不見特別小的損傷,等到後期加工完再充壓測試就為時已晚。
金屬“硬軀幹”:不能有0.1毫米細(xì)微毛刺
艙外航太服有個金屬結(jié)構(gòu)的硬軀幹,外形像是一個鎧甲,背後掛有保障生命的通風(fēng)供氧裝置。李楊介紹説,光單機(jī)産品有100來個,由30多個外協(xié)單位分別生産,最後從五湖四海聚集到艙外服系統(tǒng)整合總裝車間裝配。
金屬“硬軀幹”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(xì)擦拭,再用放大鏡檢查是否徹底擦洗乾淨(jìng)。
“一粒浮塵都有可能釀成大禍。”岳躍慶説。
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”。他説,哪怕是0.1毫米的細(xì)微毛刺,都能摸出來。
背包門:航太員“生命之門”必須密封嚴(yán)實
艙外服的背包門被稱為航太員的“生命之門”。在太空環(huán)境下,背包門如果密封不嚴(yán),將直接威脅航太員的生命。
岳躍慶介紹説,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(zhǔn)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。
“幹就要幹到極致。”岳躍慶説,“艙外航太服裏有氣液、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,膠痕清理乾淨(jìng),標(biāo)識可視角度便利。”