中国空间站故事 | 中国舱外航天服的“飞天”之路

昨天（7月25日），问天实验舱成功对接天和核心舱前向端口，神舟十四号航天员乘组也顺利进入问天实验舱。后续，按计划三位航天员将进行出舱活动，今天我们的中国空间站故事就聚焦舱外航天服。大屏幕上的这个画面，大家应该都不陌生，这就是我们中国空间站的航天员正在执行出舱任务，他们身上穿着的，就是我国自主研制的“飞天”舱外航天服，它是航天员“太空行走”时生命安全最重要保障，无论是科技含量还是制造难度，都非常高，目前全世界只有中俄美三个国家能够制造。接下来，我们就来探寻中国舱外航天服的“飞天”之路。

　　这是神舟十二号和神舟十三号航天员出舱执行任务时候的画面，如今，回顾当时的情景，依然让人心潮澎湃。航天员在太空的出舱活动，是载人航天三大关键技术之一。空间站在建设过程中，外部部件的更换、设备的安装，都需要航天员出舱来解决。因此带有生命保障系统的舱外航天服，就是航天员能够实现“太空行走”的关键所在。

　　在中国航天员科研训练中心航天服工程研究室，科研人员正在对最新一代的“飞天”舱外航天服进行加压和加电的测试。

　　中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任 张万欣：空间站的舱外服是130公斤，因为它比神七（神舟七号）的时候功能增加了许多，比如摄像功能，然后好多单机都进行了备份，提高可靠性，冗余备份都有了，所以它比神七（神舟七号）增加了10公斤。 

　　我国空间站所使用的“飞天”舱外服是目前世界最先进的航天服之一，然而回顾它的历史，却并非一帆风顺。我国在航天服的研制上起步并不晚，在上世纪6、70年代的曙光一号载人航天探索中，就已经成功研制了国产第一代舱内航天服，但由于种种原因，“曙光一号”计划最终被取消，航天服的研制也随之结束。但是这段宝贵的经历却为日后我国自主研制新一代航天服打下了基础。

　　原航天服工程室主任 陈景山：一些年轻人没干过航天服的，通过（曙光航天服）至少熟悉了航天服是怎么回事，等于把曙光号研制经验，技术和条件，把这个东西给继承下来，要没这个基础也不可能（发展）这么快。 

　　2004年，我国启动舱外航天服的研制，尽管积累了一定的基础，但面对的依然是一个全新的领域，近百种单机产品，数万个零部件，都要装到只有一件衣服大小的空间里，难度可想而知。

　　中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任 张万欣：真的很难在攻关过程中，所有的单机产品都是从无到有。这一个狭小的空间装那么多产品，首先有一个总装设计，总装做完了之后，你就得考虑整个系统出来了，你怎么去验证整套服装的一个性能、功能和它的整个环境的适应性等等。当时过程我们服装将近100种单机，应该说在整个研制过程中都归过零。

　　记者：都归过零，归零是什么？

　　中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任 张万欣：归零就是说它出了问题，分析它的故障原因，还有故障能复现，然后它的机理必须是清楚的，措施是验证有效的才能归零。 

　　头盔是舱外服的一个重要部件，它可以为航天员的面部营造一个舒适、安全的密闭大气环境，科技含量极高。在研制的过程中，科研人员攻克了包括材料、工艺、功能设计等等难题，好不容易把产品做出来了，一上试验台，大家都傻眼了。

　　航天员系统副总指挥 尹锐：当时在做实验，你会发现它里面就有那种银丝，我们叫银纹，它又不影响你的性能，这又不影响你的密封性，但是你（银纹）为什么出来，归了无数次零。 

　　无数次的归零，却依然找不到解决的办法，问题不解决，就会影响整个的工程进度，这可急坏了大家，就在大家都一筹莫展的时候，转机出现了。

　　航天员系统副总指挥 尹锐：成型过程当中的一个工艺师就说了一下，这个东西应该跟（加工）过程当中的温度系数和你的注塑压力的匹配关系有密切的关系，一语中的，后来我们把一改，分段控制，然后分段退火，分段还要回火，才最后彻底的解决，高手在民间。

　　2008年9月27日，翟志刚在神舟七号任务中完成了中国的第一次舱外活动，也使中国成为第三个掌握太空出舱活动的国家。从开始研制到首次出舱，仅四年时间，我国自主研制的第一代“飞天”舱外服就和翟志刚一起出现在了太空。然而，这一次的出舱只是验证了“飞天”舱外服的关键技术，为了适应接下来中国空间站的任务需要，研制团队将面对更大的挑战——为空间站研制新的舱外航天服。

　　中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任 张万欣：空间站的服装比咱们一代的神七（神舟七号）时候的舱外服要求确实是高了很多，首先在它的使用寿命，从原来的1年4次提高到了3年15次，单次工作时间，原来只有4小时，现在要求延长到8小时。另外一个大的方面，对这人服能力要求也特别高。 

　　面对更高的要求，研制团队踏上了新的攻关之路。通过材料改性和改变加工工艺，增加了关节和轴承的耐磨强度，延长使用寿命，同时，改变结构布局设计，增加可靠性。服装研制完成后，请航天员来试穿，航天员在穿着水下服进行试验后反馈，舱外服存在偏大、操作不便等问题。这让设计师们坐不住了。

　　中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任 张万欣：他们试穿完了当时提出了三十几条，意见建议，然后我们都逐条落实。其实最难改的就小型化。 

　　空间站任务有多名航天员，其中还有女航天员，彼此之间体型不一样，同时，由于空间站空间有限，研制成本和运输成本都极其昂贵，因此不可能做到一人一套，量体裁衣，如何用三套舱外服适应所有航天员的需求？在经过9轮的反复修改之后，研制团队开始对舱外航天服进行软结构适体性优化。

　　中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任 张万欣：整体躯干背包它就是一个硬体结构，然后四肢是软体的，就是靠四肢的调节来调节整个身高和肢体的长度。第一次就是我们的红色行舱外服，第一次是亚平穿的，第二次就是叶光富小叶穿的，身高他俩差了很多，但是他俩穿的是一套服装。 

　　2021年7月4日，神舟十二号航天员刘伯明、汤洪波身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服，成功完成出舱任务。此后聂海胜、翟志刚、王亚平、叶光富又相继成功出舱，“飞天”舱外航天服用完美的表现赢得了航天员的好评。

　　神舟十二号航天员 聂海胜：关节改了以后，活动度要好一些，对完成任务帮助会更大一些。

　　神舟十二号航天员 刘伯明：在舱外爬行的时候，那是非常的吃力，因为大多数的体能都消耗在这上面了，这次就觉得比以前要省时省力了。 

　　探索永无止境，面向未来，航天服的研制团队没有停下脚步，更加便捷、更加轻巧的舱外航天服也在研制中。

　　中国航天员科研训练中心航天服工程研究室主任 张万欣：遇到了很多困难，但是我们团队都已经克服了，最后还是交出了一份合格的答卷，我觉得应该是我们整个团队感到骄傲自豪的一个地方。后期我们肯定要轻量化设计，通过整个单机的集成化设计，然后包括电子产品的整合化设计等等，同时随着咱们科学技术的一个发展，也可以用先进的技术来实现材料轻量化。