0月14日,翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員,身著東華大學航天員服裝研發設計團隊研制的常服,集中亮相酒泉衛星發射中心問天閣,開啟神舟十三號載人飛船“星辰大海”之旅。
常服上,五角星的數量表明佩戴者執行載人飛行任務的次數,前肩隱喻航天飛行軌跡的S形弧線與前胸象征勝利的V形直線拼條兩相呼應……這是神舟十二號載人飛船發射后,短短4個月間,東華大學設計研發的保障航天員太空和地面工作生活全程的系列專用服裝,再次陪伴神舟載員“太空出差”半年。
航天員服裝實驗室。徐瑞哲 攝
不妨揭秘“衣柜”的背后……為中國空間站一圓飛天夢,為空天戰略“織就”強國夢,新中國第一所紡織高等學府東華大學從1951年建校起,就擔當“紡織強國”使命。他們如何憑借紡織、材料、設計等特色優勢學科,完成神舟、天宮、北斗等任務,以一系列“頂天立地”的科研成果對接國家特需、服務國計民生?
李俊教授在暖體假人實驗室。徐瑞哲 攝
【多學科!設計數十個種類服裝】
說到載人航天工程,東華大學航天員服裝研發設計團隊負責人李俊教授就想起,從1993年開始,還是研究生的自己就隨導師干起了航天服科研,導師70歲退休后,他接過棒又是10年。
團隊一起收看神十三航天員亮相
“從神五到神十二,每次載人飛行任務圓滿完成之后我們都收到來自航天系統的賀信或賀電等嘉獎。”他向解放日報·上觀新聞記者自豪地表示,這支團隊設計既包括航天員在空間站工作生活的工作服、鍛煉服、休閑服、失重防護服、睡具等,也包括常服、任務訓練服、專用服飾等地面任務服裝多個種類。考慮到男女航天員不同穿搭,“在整套‘新裝’中,甚至還有從圍巾、領帶到絲巾的各種服飾配件。”
“中國航天員專用服裝是以功能性和工效性優先、兼具美觀性的多功能服裝。”李俊透露,各具功能的數十個種類服裝,有的幫助航天員在長時間太空飛行中對抗失重對人體肌肉的不利影響,有的呵護航天員調節他們的情緒狀態,有的還要考慮艙內光線環境下進行攝影、攝像和圖像傳輸后的顯示效果,還有時“天上飛、地上改”以最快速度從連體款改裝出分體款——可謂“一樣菜滿足百家胃”。其背后,二三十人構成的設計+工藝團隊,橫跨多個學科合力而成。
“太空鞋”
身著“太空華服”,腳踏“飛天祥云”,起居“太空之家”離不開“居家鞋”。航天員艙內用鞋研發設計團隊負責人、東華大學上海國際時尚科創中心教授鄭嶸介紹,艙內用鞋的設計研制同樣多學科交叉,整合了學校人體測量學、人體工學、材料學、三維建模、快速成型、產品設計等多個學科優勢,并獲得行業資源及相關合作單位支持,各方都不言利益、默默奉獻。
“考慮到艙內的微重力環境以及飛船載人的重量要求,艙內用鞋比老百姓日常穿的普通鞋要輕很多。”鄭嶸表示,在保證功能性基礎上,整個鞋底布滿中國元素,其鏤空設計源于“九天攬月”的篆書藝術設計感,外圈環繞的“周天星宿”紋樣周而復始,彰顯壯志凌云大國氣魄。
航天員服裝制作設備。徐瑞哲 攝
【前瞻性:提前落子又與時俱進】
在缺少飛機更無飛船的年代,時名華東紡織工學院的東華大學老校長、我國纖維高分子學科奠基人錢寶鈞,惦念著解決6億人口溫飽問題,他們籌建完成我國第一個化纖專業,直接助推國家化纖產業化,緩解紡織工業原料匱乏“糧棉爭地”矛盾,終結“布票時代”永別“穿衣難”。
國家戰略需求隨著時代變遷而變,這座高等學府的家國情懷始終未變。因需而變,與時俱進,東華人敏銳捕捉“大紡織”科學前沿,前瞻性調整攻關方向,直指空天。
實驗室測試航天員服裝
當下中國空間站建設,航天員出艙不止單人單次。而20年前,東華就開始考慮航天員“穿衣問題”,承擔起艙外航天服關鍵材料研發任務。即使一無資料、二無實物,仍通過反復試驗,實現了紡織涂層和外層材料在抗高溫、抗輻射等方面的指標突破,兼具防撕裂、耐磨損、防熱輻射、防微流星、耐化學腐蝕、防離子輻射等防護性能。這種艙外服最外層的“盔甲”,比皮革還軟,比鏡片還薄,比手機還輕,妥妥地保護了神舟七號航天員翟志剛太空行走安全。
暖體假人實驗室。徐瑞哲 攝
由外而內,飛船繞地球一周的一個多小時中,乘員面臨的溫度很可能從上一分鐘的100攝氏度以上,下降到下一分鐘的零下幾十度。因此,艙外航天服還必備靠著內層、貼身穿著的液冷服,使體感溫度始終保持正常狀態。
最先試穿這些航天服樣衣的不是航天英雄,而是體溫37度且“會出汗”的暖體假人。東華大學服裝學院張渭源教授團隊研制出假人系統,皮膚以及體核部位分布著密密麻麻的各類傳感器等電子器件。“電腦計算輸出的0.3或0.1,就量化預測了著裝時人體是微微出汗或大汗淋漓,從而判斷出衣服的舒適程度。”當年的張渭源弟子、如今的服裝與藝術設計學院院長李俊表示,這樣它就可以替代航天員在模擬外太空條件下進行生物物理學評價,為我國第一代艙外航天服定型獲取工程數據。
“HYF”尿收集與應急大便收集裝置
“貼身”再進一步,研發提前落子。從載人航天工程立項研究伊始,東華大學化工生物學院袁琴華教授團隊從零開始,為未來航天員“方便”研發出航天衛生材料。“太空馬桶”課題組相繼為多艘次飛船航天員提供“方便”,甚至預先為女航天員量身打造了專用款。
東華團隊參與“神舟五號”飛船材料研制獲嘉獎
【卡脖子?關鍵技術一一攻克】
事實上,我國第一次載人航天飛行任務時,東華大學材料學院韓文爵高級工程師團隊所研制的“航天飛行器高可靠鈍化玻璃”就成功應用于“神舟五號”。該種玻璃用在控制系統大功率整流器件上,既能抵抗炸裂,又能防強輻射,保證控制精度和顯示成像,成功伴著航天英雄楊利偉首飛。
潘鼎教授(左四)團隊在碳纖維一線開展研究
航天器是擁有成千上萬構件的復雜系統,缺一不可又要萬無一失,最怕被“卡脖子”。作為航天器防熱層關鍵材料,航天級“高純粘膠基碳纖維”的品質直接關系飛行成敗。因其原料要求極高、制備技術極難,當時世界上只有幾個大國擁有,且對我國實行嚴密禁運和技術封鎖。東華大學潘鼎教授領銜的碳纖維項目組臨危受命,采用棉漿基纖維素為原料,先后攻克“原絲、工藝、強度、排廢”等難關,苦戰4年終于研制成功,為我國空天事業提供關鍵性技術支持,后來還貢獻給大飛機等重大專項。
“半剛性電池帆板玻璃纖維網格關鍵材料”
有意思的是,飛船的“翅膀”真是織出來的。從天宮一號、二號到天舟一號,它們那對太陽能帆板的關鍵材料——半剛性電池基板玻璃纖維網格,就由東華大學紡織學院陳南梁教授團隊用“玻璃纖維”編織而成。所謂紡織,通常是經線、緯線十字交叉,而團隊則在45度甚至20度等方向上再編一路,這樣的經編網格更為“剛柔并濟”。陳南梁難忘,“五六人整天泡在廠里,甚至身邊博士生倒在沒有空調的車間直冒冷汗,經歷種種失敗才最終告成。”這種電池基板形成中空結構,不僅散熱性能好,而且可以雙面發電:向陽一面吸收陽光發電,背陽一面也能利用地球反光發電。結果“天宮”長期留軌,相比2年設計壽命大大延遲“退休”。
航天員專用服裝制作。徐瑞哲 攝
織雙翼、接天線,東華“智造”一一打通航天器瓶頸。長期以來,我國星載天線金屬網主要靠進口。也是陳南梁團隊,實現了將只有頭發絲1/4細的鍍金鉬絲纖維合股加捻的技術突破,宛若為航天器撐起的一把太空傘,極大提高北斗導航衛星、移動通信衛星等多個系列衛星的通訊能力,開創我國衛星采用自主研發金屬網天線的歷史。
欄目主編:徐瑞哲 文字編輯:徐瑞哲 題圖來源:徐瑞哲 攝
本文圖片來源:除署名外為東華大學供圖,其他為本報記者攝
來源:作者:徐瑞哲
6月17日傍晚中國航天員進駐中國空間站算起,今天是第7天,就像剛剛搬進一套新房子里一樣,這幾天,三名航天員除了休息吃飯外,一直都在忙著搬東西、拆包裹、安裝調試設備。
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6月17日晚,航天員進入核心艙后報告敬禮現場。
18日早上5點40分,航天員湯洪波已經起床,在睡眠區里洗臉、刷牙等。此時,空間站內的燈光還沒有全部打開,在每名航天員的睡眠區,設有獨立的燈光系統。幾分鐘后,航天員湯洪波完成洗漱,離開睡眠區,飛向工作區,開始了一天的工作。
7點20分,可以看到,有幾個包裹已經從原來的固定位置被拆解出來,飄浮在空中,航天員湯洪波正手持一把電動螺絲刀,在擰螺絲;在他的旁邊,航天員聶海勝、劉伯明正在互相配合,進行工作。在畫面的遠端,三名航天員已經開始準備早餐,這是他們在空間站的第一頓早餐。
上午,天和艙內聶海勝和湯洪波正在比對工作手冊,開展相關工作。
按照天地同步作息制度,大約在中午12點左右,就到了航天員的午餐時間。午餐過后,航天員可以簡短午休。
13點30分左右,航天員湯洪波飛向自己的睡眠區,雖然是第一次飛行,太空生活才一天多的時間,湯洪波已經可以在微重力環境下,很好地控制自己的姿態。不一會兒,航天員聶海勝也來到了睡眠區,開始午休。經過近一個小時的休息,14點多,航天員們結束了午休,又投入到工作中。
下午,最重要的工作是進入天舟二號貨運飛船轉運物資。16點30分,航天員聶海勝穿戴了護目鏡和防護面具,在劉伯明的配合下,進入到天舟貨運飛船準備工作。在聶海勝的手中,有一些便攜的工具。湯洪波則手持工作手冊,進行了一些核對工作。
晚餐過后,三名航天員繼續投入到物資整理工作中,劉伯明熟練地從平臺設備區滑向衛生區,進行固定捆綁。畫面遠處,聶海勝和湯洪波,手持平板電腦。
深夜10點多,航天員來到睡眠區,進行當天最后的一些整理工作。
按計劃,航天員在軌執行任務的3個月時間里,將按照天地同步作息開展工作。地面工作人員早上八點上班,航天員就會在早上八點與他們溝通當天的工作計劃,晚上八九點時則會溝通工作的完成情況。在太空的日子里,每周還有一天休息時間。
可以說種種安排,都是為了航天員在軌飛行的時間里,能夠保持愉悅的心情,良好的工作狀態。
(編輯 路凱麗)
舟十一號飛船10月17日7時30分發射,并于19日凌晨3時37分,與天宮二號空間實驗室成功進行了交會對接。隨后,兩名航天員景海鵬和陳冬將進入天宮二號生活和工作30天,同時開啟了中國航天員迄今時間最長的太空駐留。
“神舟十一號”航天員景海鵬、陳冬長達33天的太空之旅,其中在“天宮二號”停留時間為30天,乘“神舟十一號”往返時間為3天。他們的工作周期將實行“6+1”模式,即每周工作6天休息1天,每天的工作時間為8小時。并且他們在天上是與我們地面執行一樣的作息時間,天地作息形成同步,逐漸向空間站任務長期飛行進行過渡。
如此神奇的太空之旅太吸引人,那么,空間站生活到底是一種什么樣的體驗呢?小編整理了多方資料,為你揭秘航天員的一天究竟是怎樣度過的。
早起,航天員要進行個人清潔,與地面生活一樣,航天員要刷牙和洗臉。不同的是,航天員在太空使用的牙刷是特制的,它沒有刷柄,牙膏已提前附在刷毛上,使用時要先把牙刷套在手指上,利用手指進行口腔清潔。由于太空缺水,航天員洗臉時只能用濕紙巾進行擦拭。
航天員在飛行期間將要定期對其進行健康狀態評估。在每天早上的個人清潔結束后,航天員要進行常規醫學檢查,主要是測量自己的血壓和體溫,進行體重測量等,并與地面醫監醫保人員進行通話。
接著,航天員就開始吃早餐了。早餐由前一天夜里值班的航天員準備。吃過早餐后,進行交接班,前一天夜里值班的航天員開始睡眠。
這段時間里,航天員主要進行多項空間實驗,完成日常主要工作內容、空間站維護,以及失重生理效應防護。
為了對抗長時間失重環境對人體造成的傷害,航天員們需要采取一定的失重防護措施,例如使用自行車功量計進行鍛煉。
太空“自行車”與我們平時使用的自行車不同,航天員在使用前要先進行組裝。為了防止騎行時飄走,航天員必須用束縛帶將自己固定在車座上。太空“自行車”沒有握把,航天員使用時要扶住空間站的墻壁。
在空間站里,每天都要進行日常維護和安全檢查。航天員要對空間站進行消毒,或者轉移一些補給品。此外,航天員還需修復一些基本設備,比如空氣過濾器。
在白天的工作時間段內,航天員按照地面作息時間進行定點用餐、午休。
每晚8點后是航天員的運動時間,自由娛樂和個人整理。他們在天上可以通過騎自行車和在太空跑臺上跑步來鍛煉身體。進行太空植物栽培,在軌進行典型維修操作以及驗證人機協同操作技術。還可以通過視頻、郵件等與天地之間進行交流。
運動器械:健身單車、跑步機。跑步機是特制的,需要用兩根橡皮帶從機器上綁住肩膀才能進行跑步。
個性化休閑:根據自己的喜好配置。可攝影攝像、聽音樂等。休閑設備有筆記本電腦、平板電腦等,航天員不僅可以進行工作,還可以進行娛樂、閱讀。同時,航天員在太空可以收看電視節目,與家人進行郵件交流。
與家人通話交流:有專用的通話通道,在地面的飛控中心的單獨房間,家人在那里能夠雙向視頻通話。
經過一天的辛勤工作,航天員要準備睡覺了。睡覺前,航天員要進行個人衛生清潔。
在太空中洗澡是件麻煩事。只不過要用擦的方式“洗澡”,用帶有清潔劑的特殊毛巾擦拭身體,然后再用不帶清潔劑的毛巾擦拭身體,當然,“擦澡”后的感覺肯定不會像在地面上淋浴清爽。洗頭則是用一種直接戴在頭上的浴帽,用手揉搓后就算清洗完畢。
在每艘太空飛船上裝設的都是男女通用的廁所。固體與液體排泄物各有其接收容器。便溺器專門的漏斗裝置使男性女性都可站著小便。廁所還配有專門裝備。不管宇航員用什么樣的如廁姿勢,都得用駐留帶把腿部固定住。航天員方便一下,光準備工作就要花5分鐘以上。
為了保證清潔衛生,男性航天員們還要進行胡須處理,首先要用剃須膏覆蓋胡須部位,再使用剃須刀進行清潔。與地面不同的是,為了防止胡須飄散,航天員在剃須過程中需要隨時用濕巾進行擦拭。
除去值班的航天員,另外的人會鉆進溫馨舒適的睡袋,戴上眼罩與防噪聲耳塞,進入甜美的夢鄉。
而同時,值夜班的航天員會繼續開展相關實驗研究工作。