筑夢“太空之家”——中國空間站建設記⑨

　　“飛天戰袍”為出艙護航

　　本報記者 劉 峣

　　8月20日14時33分，經過約6小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組密切協作，圓滿完成出艙活動期間全部既定任務，航天員聶海勝、劉伯明安全返回天和核心艙，比原計劃提前了約1小時，空間站階段第二次航天員出艙活動取得圓滿成功。

　　8月20日，神舟十二號乘組航天員聶海勝、劉伯明身著中國自主研制的新一代“飛天”艙外航天服，先后從空間站天和核心艙節點艙成功出艙，并順利完成第二次出艙活動的全部既定任務。

　　太空之中，“飛天”艙外航天服格外亮眼。艙外航天服是航天員的“飛天戰袍”，也是執行出艙活動的“護身鎧甲”。在第二次出艙活動中，艙外航天服的功能性能得到了進一步檢驗，展現了中國載人航天的實力。

　　提供環境防護和生命保障

　　艙外航天服相當于一個微型載人航天器。雖然看上去貌不驚人，但它是航天員生命安全的保障，代表著高科技領域的尖端技術，是一個國家載人航天實力的重要體現。

　　出艙活動風險極高。1965年，太空行走第一人、俄羅斯航天員阿列克謝·列昂諾夫第一次出艙時就因氣壓差問題導致航天服膨脹，險些無法返回艙內。太空中的環境極為惡劣，為了抵御強輻射、高低溫等不利條件，艙外航天服必須為航天員提供安全有效的環境防護、密閉空間的環境控制和生命保障。

　　2008年，在神舟七號任務中，中國航天員翟志剛身著“飛天”艙外航天服，首次成功實現出艙活動。與神舟七號任務相比，空間站任務中的航天員要進行長時間的艙外操作，這對艙外航天服的性能提出了更高的要求。

　　據專家介紹，新一代“飛天”艙外航天服進行了大量改進與升級，安全可靠性更高、支持艙外活動的時間更久、測試維修性更強。中國航天員中心航天服工程室主任、航天員系統副總設計師張萬欣說，新一代艙外航天服在3個方面進行了重要改進：一是改變了結構布局設計；二是提高了服裝的壽命；三是提高了人服能力。

　　新一代艙外航天服高2米左右，重100多公斤。雖然看上去很厚重，實際上重而不笨——穿上“戰袍”的航天員既能抵御太空的環境風險，還能靈活行動、完成任務。正如航天員劉伯明所說，穿著中國研制的新一代艙外航天服，更加有信心應對各種挑戰。

　　艙外航天服對于真空、輻射和高低溫的超強防護作用，主要源自于服裝的多層設計。航天服的最里層是襯里和尿收集裝置；襯里外是用于散熱的液冷通風層，將水作為冷卻液來冷卻航天員身體散發的熱量；液冷通風層外是用于產生一定壓力的加壓氣密層；再外一層是限制加壓氣密層向外膨脹的限制層；限制層外是對付艙外大溫差變化的隔熱層；最外面則是保護層，由多種纖維復合。

　　艙外航天服的靈活性，離不開精巧的設計。專家表示，中國艙外航天服采用頭盔和軀干一體化的設計。四肢可以調節，利用仿生結構，上下肢關節處使用了氣密軸承，使關節活動更自如，可以滿足從1.62米到1.80米的航天人群穿著使用。

　　保證3年15次出艙活動

　　與7月4日第一次出艙活動相比，第二次出艙活動的航天員有所不同。不過，這并不影響艙外航天服的穿著使用。

　　中國航天員中心航天員系統副總設計師王春慧說，“飛天”艙外航天服的適體性很好，可以通過調節適應不同身高和體重的人體參數。執行第二次出艙活動的聶海勝穿的是上次劉伯明穿過的艙外航天服，而劉伯明穿的則是上次湯洪波穿的艙外航天服。

　　王春慧說，按照艙外航天服的設計標準，航天服要保證在軌工作使用3年、保證航天員15次出艙活動。因此，穿著艙外服的航天員可能來自不同的乘組，這次是神舟十二號乘組的航天員，下一波又將迎來神舟十三號乘組的航天員。

　　得益于精妙的設計和技術的升級，雖然艙外航天服有100多公斤重，但穿脫起來極為方便快捷。張萬欣說，艙外航天服穿上只需要5分鐘。此前的試驗中，受試人員包括航天員在一般情況下只需要3分鐘左右的時間。

　　同時，為了保證艙外航天服的可靠性，每次出艙使用完后，航天員都要對艙外服進行全面、細致地維護和保養，包括通風、凈化、干燥以及微生物處理和消耗品更換統計等。

　　兩次出艙，中國航天員的活動時間都在六七個小時左右。據專家介紹，新一代艙外航天服可以保證航天員在太空真空環境下的生存與工作，其設計標準是“7+1”小時，現在看來可能8個小時都沒問題。

　　第一次出艙活動時，為了實時監測艙外航天服消耗品余量，科研人員開發了一個消耗品預測分析軟件，通過監測現有數據預測后續工作時長，為防止軟件出現故障，他們還同步進行手動測算。經預測后發現，執行出艙任務的兩套服裝均能保證8小時以上時長，事實也驗證了這一結論。

　　同時，在第一次出艙活動當天，工作人員還在地面航天員支持廳準備了一套嶄新的艙外航天服，同步準備了電產品桌面聯試現場、艙外服和艙載設備整體伴飛現場，以便在任務中航天服出現問題時，能及時進行天地同步排故。

　　技術攻關確保萬無一失

　　艙外航天服結構復雜，牽一發而動全身，必須要進行細致的技術攻關和充分的地面實驗。

　　張萬欣介紹，艙外航天服每個服裝的關鍵功能都有冗余備份，一旦主份失效，備份可以繼續工作，保障航天員的安全。此外，每套服裝研制生產后，還要做很多試驗，有可能穿著航天服的人員都要進行試穿。

　　在執行出艙活動前，艙外航天服支持崗的科研人員對艙外航天服及其艙載設備進行了24小時測試，確保供氧、供電、供水、通信等功能正常。其中，服裝氣密性檢查是重點項目——在真空中，人體血液中的氮氣會變成氣體，因此必須給航天服加壓充氣，否則航天員就會因體內外的壓差懸殊遭遇生命危險。

　　在艙外航天服的制作上，每一道工序和工藝都必須精益求精。據了解，僅做一副艙外航天服下肢限制層就要耗時260多個小時，而裝配一套艙外服更是需要近4個月的時間。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3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。

　　出艙活動中，中國航天員頭盔上的金色面窗讓人人印象深刻。作為在太空中觀察外界的窗口，艙外航天服的頭盔面窗有4層結構——里層是雙層的壓力面窗；中間層充氮，起到隔熱和防結霧作用；外層則是在軌可更換的防護面窗。

　　中國航天員中心研發與總裝測試部副部長鄧小偉說，為了讓頭盔絕對安全可靠，制作使用的承壓材料要經過多輪選擇、測試，而除塵、粘膠、縫合、密封等47道工序需要花費兩個月。其中，僅面窗除塵一項工序，就需要先吹洗，再不間斷擦拭兩小時左右，直到肉眼看不到一絲灰塵。

　　鄧小偉說，在雙層壓力面窗制作過程中，有一次有兩粒密封膠的碎末進入了密封的面窗夾層。科技人員嘗試了各種辦法，最終只能將碎末掃除到邊緣區域。為了做出完美的面窗，技術人員改變了生產工序，徹底解決了密封膠穿刺產生多余物這個問題。