| 《瞭望東方週刊》記者孫彥新、白瑞雪報道
航天器研製的正常週期是10年,而中國人自主研製的艙外航天服,只用了不到4年
在神七的任務列表中,航天員太空行走最為惹眼。
根據國外航天技術的經驗,太空行走和航天器空間交會對接,是建設空間站的兩大基礎技術。只有具備這兩種能力, 才可能建設長期有人值守的空間站。
當神舟五號飛行取得圓滿成功後,中國航天的決策者們將目光投向了空間站。這時,他們首先要做的決定就是,先搞太空行走,還是先搞交會對接。
載人航天工程飛船系統總設計師張柏楠記得,1987年他剛參加工作時,歐洲航天局就在搞交會對接研究。這一工作,直到幾個月前才獲得成功,總耗時超過21年。太空行走儘管難度也大,但相比之下,可以在相對較短的時間內實現。
載人航天是一項系統工程,涉及成千上萬個單位和數十萬人員。如果太長時間沒有一次發射,可能會對科研人員的信心帶來影響,還可能造成人才流失和資源配置的浪費。
「發射間隔最長不能超過三四年!」決策者們達成共識,首先突破太空行走。
以當時中國的技術現狀,實現太空行走需要攻克三大難關:一是研製新的飛船氣閘艙,二是研製艙外航天服,三是選拔培訓能夠執行任務的航天員。
三年,對於選拔培訓航天員來說,由於有神五、神六的時間積累,時間上足夠用了,但要研製兩個全新的航天器,難度是相當大的。
國際上研製一個成熟航天器的週期至少是8到10年,用於載人航天用途的則更長。
2004年,艙外航天服和飛船氣閘艙先後立項,承擔主要研製任務的中國航天員科研訓練中心和中國空間技術研究院都接到了嚴格的時間節點要求。
中國自主研製艙外航天服
20世紀70年代初,中國首次進行載人航天嘗試時,也曾試圖生產航天服。當時科研人員對此唯一的認識,是美國 「阿波羅」號航天員身著航天服的兩張模糊不清的照片。
那次嘗試最終以放棄告終,漫步太空的夢想也塵封了幾十年。這次,中國作為世界上第三個有能力獨立開展載人航天活動的國家,就是要突破太空行走這一關鍵技術。
大到整體結構和外形,小到元器件、原材料的性能指標,艙外服的一針一線都需要從頭設計。
方案設計剛開始時,科研人員能夠明確的只有兩樣東西:一是基本原理,二是功能要求。而在工程上究竟如何實現, 每一處都只能靠想像和創造。
艙外服的研製被是作為跟飛船、火箭、航天員一樣的大系統來進行資源配置。
中國航天員的艙內航天服重10多公斤。據說,一件航天服光是車間裡的縫合,就需要十幾個人滿負荷工作兩個多月。其外層採用的是高強度滌綸材料,5厘米見方的布,可以承受300公斤的拉力。當飛船座艙一旦出現意外失壓時,啟動艙內航天服系統救生,可保證航天員的生命安全,實現應急返回著陸。
艙外服就是一個小型的載人航天飛行器,配有獨立的生命保障系統以及飛船所具備的大多數系統。一套重120公斤的艙外航天服,造價高達3000萬元人民幣,要與重8000公斤的載人飛船實現同樣的功能。
航天器研製的正常週期是10年,而中國人自主研製的艙外航天服,只用了不到4年。承擔這一艱巨任務的,主要是中國航天員科研訓練中心。
中國的艙外航天服,由舒適層、備份氣密層、主氣密層、限制層、隔熱層和外防護層等六層組成。航天服的90多個關鍵部件,每個部件都是研製難點。
據介紹,艙外航天服軀幹殼體為鋁合金薄壁硬體結構,壁厚僅1.5毫米,卻有極高的強度要求。抗壓能力要超過1 20千帕(一個標準大氣壓為101千帕),要經得起地面運輸、火箭發射時的震動,還要連接服裝的各個部位,承受整套服裝120公斤的重量。
這種薄壁不規則結構焊接工藝的攻關我們用了兩年時間。
服裝的氣液控制台,可自動控制氣體液體流動,使航天員得到適宜的空氣和溫度。由於重量和體積的限制,一個只有漢語辭典大小的控制台裡,集成了幾十種閥門,每個閥門又是一個更精巧的集合體。很多閥門外形奇特,涉及特種不銹鋼、特種銅材、特種橡膠和特種乙烯等材料,其加工難度在國內是前所未有的。
航天服最外層的防護材料,堪稱國內最貴的服裝面料。這種面料可耐受正負100攝氏度以上的溫差變化;服裝攜帶的氧氣瓶採用復合壓力,既保證安全又能帶盡可能多的氧氣,這種技術在國際上也屬領先水平。
手套、頭盔、面罩、四肢、活動關節……整套服裝既有硬結構也有軟結構,既有機械工藝也有紡織工藝,全國數十家配套單位齊心協力,分頭攻關,攻克了一個個科技堡壘。
當我國自主研製的艙外航天服以及配套的訓練用服裝正式誕生時,科研人員第一個試穿。
從外觀上看,它是呈白色,人從背部進入,先入兩腿,再入胳膊,戴上頭盔,然後關上背包門。身高160厘米至1 80厘米的人,都能通過調節服裝大小穿著。它的電控系統實現了全數字化,控制台的OLED彩色顯示屏圖像清晰色彩鮮艷。
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