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航天员“衣柜”上新,所有“高定”源自高科技

发布时间:2021/10/08 科技 浏览:61

刚刚过去的这个长假,东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室的科研人员没有休息过一天:为航天员的“衣柜”上新,是他们忙碌的原因之一。

宇航服是典型的高科技产品,每一次升级都蕴含着科研人员的智慧和汗水。从第一艘载人航天飞船“神舟五号”到即将发射的“神舟十三号”,从解决舱外航天服外层防护材料问题,到研发设计航天员系列专用服装,东华大学科研团队参与了每一代航天服的设计。

“中国航天服不仅科技含量越来越高,更以饱含中国元素的设计代表国家形象,彰显新一代‘飞天’的风采。”东华大学航天员服装研发设计团队负责人、服装与艺术设计学院院长李俊透露,航天服在研发过程中使用到的新技术,也同样推动着更多特殊行业的服装,乃至普通人日常服装材料和裁剪技术的进展。

从满足功能到兼顾美观时尚,航天服设计越来越考究

航天员穿的宇航服,哪怕是看似平常的舱内工作服和地面训练服,其实都很有“内涵”。

“最初我们参与宇航服设计时,一般首先考虑满足和保障功能需求,顾不上美观。但现在,我们可以通过设计,让这些特种工作服看上去既日常又时尚了。”李俊告诉记者,此次“神十二”航天员的专用服装就融入了丰富的中国特色设计元素,向全世界展现中国传统文化的魅力。

近20年前,由东华大学九个学科组成的联合课题组就解决了舱外航天服制造技术的瓶颈问题——舱外航天服涂层。这是舱外航天服的“盔甲”,比皮革软,比镜片薄,比手机轻,却能像“盔甲”一样保护航天员太空行走的安全。

但当时,这一核心技术却没有任何资料和实物可参考。东华大学团队联手攻关,最终完成了这一具备防撕裂、耐磨损、防热辐射、防微流星、耐化学腐蚀、防离子辐射等性能的高科技材料,并且在抗高温和抗辐射等指标上实现了突破。

随着技术的发展,航天服在设计上也更加考究。李俊以这次“太空出差三人组”的直播视频举例。很多人还记得这些画面:航天员在空间站内通常穿工作服,在蹬单车时换上运动服,此外还会用到休闲服、失重防护服、睡具等。

由东华大学团队参与研发和设计的30多个种类航天员专用服装,它们有的可以帮助航天员在长时间的太空飞行中对抗失重对人体肌肉的不利影响,有的则能呵护航天员的情绪和心情。同时,在设计时还考虑到在舱内光线环境下进行摄影、摄像和图像传输后的显示效果等细节。

除了服装,航天员的“太空居家鞋”,也同样由东华大学参与研制,全新的材料确保了航天员在飞船舱内及空间站失重环境下进行活动时脚部的舒适和安全。

几十年如一日持续攻关,全方位助力航天事业发展

走进东华大学,和这里的师生们闲聊,让记者印象最深刻的是他们的眼神里、言语中不自觉地流露出的自豪感。撑起一把“太空伞”、织出一对飞船的“玻璃翅膀”、乃至制作贴心的“太空马桶”……事实上,从我国航天事业启航至今,东华的不同学科团队就习惯了“组队”,打破学科壁垒携手合作,几十年如一日地致力于航天事业的全方位科技攻关。

20世纪80年代,由材料学院潘鼎教授领衔的科研团队就向“卡脖子”技术发起冲击,于1994年成功研制出航天级高纯粘胶基碳纤维,使我国成为全球第三个掌握该技术的国家。

在纺织学院,陈南梁教授团队开发“半刚性电池帆板玻璃纤维网格关键材料”,并把玻璃纤维织成线、做成织物,为“天宫一号”“天宫二号”“天舟一号”等货运飞船插上了“玻璃翅膀”,让飞船更轻,却强度更高,寿命更长。团队创新设计制造的“星载天线金属网”,则为航天器撑起一把太空伞,打破国外技术垄断,极大地提高了我国高性能卫星的通讯能力。

“神舟五号”载人飞船使用的航天飞行器高可靠钝化玻璃,则来自材料学院韩文爵高级工程师团队。这让控制系统的大功率整流器件能够抵抗太空中超高温或超低温,还能防止太空光子、中子、质子等粒子的强辐射,陪同我国航天英雄杨利伟首次飞入太空。

化工生物学院袁琴华教授团队,则瞄准了日常小事中的大课题,开展多学科攻关,最终研制出“太空马桶”——“HYF”尿收集与应急大便收集装置,将研发的航天卫生材料成功应用到航天员的太空生活中。

更多高科技服装将“下凡”,让普通人穿得更健康更智能

一代代东华大学的科研人员不仅凭借着一系列“顶天立地”的科研成果,主动承担“神舟”“天宫”“北斗”“嫦娥”等国家重大航空航天任务,在他们的努力下,更多经由航天服研发而解锁的高科技,也开始“下凡”。用一位青年科研人员的话说,在不久的未来,更多普通人也可以像航天员一样,穿得更健康、更智能。

在太空中,舱外航天服可能在一分钟内就要经历从一百摄氏度到零下几十摄氏度的考验。因此,舱外航天服的重要部分是贴身穿着的液冷服,它可以使人体的温度始终保持在正常状态。不过,最先试穿这种高科技服装的不是航天员,而是东华大学服装与艺术设计学院张渭源教授团队研制开发的暖体假人。

“航天服是否合格,由这些假人说了算。”李俊告诉记者,这类为航天服制造研发的高精尖技术,也会慢慢在商用、民用化的过程中惠及更多普通人,比如小婴儿的新型面料和服装的开发与测试。

“不会说话的小婴儿很难清楚地表达出自己的穿着是否柔软、吸汗、冷热等,这就需要开发更先进的面料和设计,来满足人们的新需求。”李俊说。