解碼“飛天”艙外航天服

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(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(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(jìn)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。”中心研發(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(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制摸索、做了10 多套樣品后確定的工藝標(biāo)準(zhǔn)。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(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)總裝過程中要經(jīng)過嚴(yán)格的自檢互檢專檢三道程序，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(yán)謹(jǐn)。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(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。”李楊開玩笑說。

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(xì)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(yán)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。”林波說。

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(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(xì)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(jī)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(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。”岳躍慶說。

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(xì)微毛刺，他都能摸出來。

背包門：航天員“生命之門”必須密封嚴(yán)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(yán)，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(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。

“干就要干到極致。”岳躍慶說，“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(biāo)識可視角度便利。”

（來源：新華網(wǎng)）★