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2019年12月18日人民網(wǎng)河南頻道

挑戰(zhàn)！我國(guó)自主研發(fā)的第一款航天面窗是這樣誕生的

編者按：一部河南史，半部中國(guó)史。70年來(lái)，在這片有著8000年底蘊(yùn)的黃土地上，億萬(wàn)中原兒女團(tuán)結(jié)一致、敢闖敢拼，推動(dòng)河南大地改革潮涌、各項(xiàng)事業(yè)發(fā)展取得新成就，開(kāi)放的河南越來(lái)越“中”！為慶祝新中國(guó)成立70周年，人民網(wǎng)河南頻道聯(lián)合中共河南省委宣傳部策劃推出《壯麗70年·河南創(chuàng)造的70個(gè)第一》融媒體系列報(bào)道，對(duì)河南在新中國(guó)成立以來(lái)創(chuàng)造的國(guó)內(nèi)或省內(nèi)多個(gè)“第一”進(jìn)行集中采訪(fǎng)。今天推出第39篇，人民網(wǎng)記者為你講述我國(guó)自主研發(fā)的第一款航天面窗的故事。

“那個(gè)下午，當(dāng)艙門(mén)緩緩打開(kāi)，鍍了納米金的面窗慢慢露了出來(lái)，我知道我們成功了，成功了！”

11年后，當(dāng)鄭州大學(xué)學(xué)科與重點(diǎn)建設(shè)處處長(zhǎng)劉春太再憶起當(dāng)年的情形時(shí)，仍然難掩興奮與激動(dòng)：“那一瞬間，如釋重負(fù)后的歡喜一下子涌上心頭！那個(gè)時(shí)刻，就如同世界杯決賽上的壓哨點(diǎn)球，成功了就是為國(guó)爭(zhēng)光，失敗了，我們就可能是民族的罪人?！?/p>

2008年，鄭州大學(xué)“神七”宇航員太空出艙頭盔面窗科研團(tuán)隊(duì)當(dāng)選為當(dāng)年感動(dòng)中原十大人物（集體）。鄭大與“神七”之間究竟有著怎樣的故事與淵源？事情還得再往前追溯三年。

接下重任，兩年多夜以繼日研制出面窗樣品

2005年元月的一天，解放軍總裝備部航天醫(yī)學(xué)工程研究所一行到鄭州大學(xué)國(guó)家橡塑模具研究工程中心調(diào)研，討論載人航天宇航員出艙頭盔面窗研制的可能性。

“他們?cè)谌珖?guó)查訪(fǎng)了許多科研單位，經(jīng)過(guò)認(rèn)真對(duì)比，最后把目光鎖定到了我們團(tuán)隊(duì)身上?！?劉春太說(shuō)，2005年3月8日，鄭州大學(xué)國(guó)家橡塑模具研究工程中心團(tuán)隊(duì)正式接受中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心的委托，開(kāi)始投入該項(xiàng)目的研制工作。

一個(gè)小小的航天面窗為何受到如此重視？

為了探索宇宙奧秘，航天員必須穿著選用特殊材料、特殊工藝、特殊技術(shù)加工的航天服進(jìn)行太空飛行和出艙活動(dòng)。頭盔面窗組件是宇航員在外太空活動(dòng)時(shí)觀(guān)察外界的窗口，可以說(shuō)是宇航員的“眼睛”，它不僅要給宇航員提供一個(gè)清晰、良好的視野，也是航天員生命保障最關(guān)鍵的部件之一。

“首先，它要能承受太空極端的溫度環(huán)境。由于沒(méi)有空氣傳熱和散熱，受陽(yáng)光直接照射的一面，可產(chǎn)生高達(dá)100℃以上的高溫，而背陰的一面，溫度則可低至-100℃以下，航天面窗要承受極端的熱脹冷縮而無(wú)缺陷產(chǎn)生?！眲⒋禾f(shuō)，其次，航天面窗必須是零缺陷，由于太空中是零大氣壓，任何缺陷都會(huì)使航天員暴露在太空中，并將面臨失壓、缺氧、低溫和輻射損傷4大危險(xiǎn)。如果直接暴露于太空，由于沒(méi)有氧氣，人將立即窒息而死。再次，航天面窗要能阻隔太空輻射。沒(méi)有了大氣層的保護(hù)，宇航員會(huì)受到更強(qiáng)烈的輻射傷害。除此之外，航天員還可能遭遇具有足夠高動(dòng)能的空間碎片的沖擊。

在沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)借鑒的情況下，鄭州大學(xué)國(guó)家橡塑模具研究工程中心團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)兩年多夜以繼日的艱苦奮戰(zhàn)，結(jié)合航天面窗的使用環(huán)境和使用功能，采用中心最先進(jìn)的模具加工和成型技術(shù)，歷經(jīng)數(shù)百次實(shí)驗(yàn)，攻克了一道又一道技術(shù)難關(guān)，終于研制出了面窗初樣產(chǎn)品。樣品被送到不同的單位進(jìn)行測(cè)試，團(tuán)隊(duì)覺(jué)得如釋重負(fù)。

推倒重來(lái)，三個(gè)月挑戰(zhàn)極限終獲成功

“然而，正當(dāng)大家為終于完成任務(wù)擊掌相慶的時(shí)候，不料晴天霹靂，樣品在極端實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了極其細(xì)微的銀紋?！眲⒋禾f(shuō)，“按照慣例，一切必須推倒從零重新開(kāi)始，這就意味著我們近兩年的工作不具備任何意義，所有都需要從頭開(kāi)始?！?/p>

最關(guān)鍵的是，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，距規(guī)定的任務(wù)完成時(shí)間已非常近，只剩下短短三個(gè)月，要推到重來(lái)，任務(wù)重，要求高，如何保證完成？團(tuán)隊(duì)所有人都感受到前所未有的巨大壓力。

“那個(gè)夏天，我們跑到長(zhǎng)春、北京、成都，四處走訪(fǎng)專(zhuān)家，我們放棄了假期和雙休日，加班加點(diǎn)對(duì)數(shù)百?gòu)堅(jiān)O(shè)計(jì)圖從頭到尾進(jìn)行了全方位復(fù)查，就連一根細(xì)微的線(xiàn)條都不放過(guò)。我們還對(duì)產(chǎn)品成型重新進(jìn)行了整體的仿真模擬，并對(duì)所有環(huán)境因素對(duì)產(chǎn)品性能的影響進(jìn)行了更詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)?！眲⒋禾f(shuō)，“雖然只是細(xì)微的瑕疵，卻責(zé)任重大，事關(guān)國(guó)家和民族的聲譽(yù)，事關(guān)航天員的生命安全。我們立下軍令狀，要確保徹底解決這一問(wèn)題！”

那些沒(méi)明沒(méi)夜的日子里，團(tuán)隊(duì)每一位成員都背負(fù)著極大的身心壓力，大家咬牙默默地干著、堅(jiān)持著。

終于，可能的原因找到了，措施也提出了，接下來(lái)就是落實(shí)了。2007年7月開(kāi)始，短短1個(gè)月時(shí)間，鄭州大學(xué)國(guó)家橡塑模具研究工程中心團(tuán)隊(duì)重建了5000平米的航天面窗專(zhuān)用車(chē)間，并跑到一個(gè)國(guó)家專(zhuān)用平臺(tái)，把材料從原料、成型裝備、模具設(shè)計(jì)造成、加工工藝、后處理、檢測(cè)方法等各個(gè)環(huán)節(jié)，在-100℃到100℃環(huán)境中的性能全部測(cè)試了一遍。

此后，由載人航天工程的總設(shè)計(jì)師、副總師等幾十人組成的專(zhuān)家組又對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了最嚴(yán)格的測(cè)試，包括高低溫實(shí)驗(yàn)、抗沖擊實(shí)驗(yàn)、抗輻射實(shí)驗(yàn)、光譜透過(guò)實(shí)驗(yàn)和耐壓實(shí)驗(yàn)等。結(jié)果顯示，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿(mǎn)足航天要求。

歷時(shí)2年半多，最終檢驗(yàn)的時(shí)刻終于來(lái)到了。2008年9月25日晚21時(shí)10分，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)，隨著長(zhǎng)征二號(hào)F型火箭騰空而起，我國(guó)自行研制的神舟七號(hào)載人飛船發(fā)射成功，現(xiàn)場(chǎng)掌聲雷動(dòng)，歡呼聲響徹夜空！

然而，航天面窗能否經(jīng)得住考驗(yàn)？“發(fā)射成功后，我曾仔細(xì)詢(xún)問(wèn)過(guò)我們的大部分研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員，問(wèn)大家當(dāng)時(shí)的感受，說(shuō)實(shí)話(huà)，盡管我們?cè)诘孛嫔祥_(kāi)展了成千上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)，盡管我們相信自己，但是沒(méi)有一個(gè)人不是忐忑不安的?！眲⒋禾f(shuō)，“我們團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者申長(zhǎng)雨院士告訴我，他的腿都是軟的，我自己也一支接一支地抽著煙來(lái)回走動(dòng)著，手足無(wú)措地試圖去平復(fù)心中的不安?！?/p>

“終于，當(dāng)艙門(mén)緩緩打開(kāi)，鍍了納米金的面窗慢慢露了出來(lái)，我知道，我們成功了！”

經(jīng)過(guò)接近兩天的在軌飛行，2008年9月27日16時(shí)41分，中國(guó)航天員翟志剛身著我國(guó)自行研制的“飛天”宇航服在太空中留下了中國(guó)宇航員的身影，中國(guó)成為第三個(gè)掌握太空出艙技術(shù)的國(guó)家。中國(guó)航天工作者也開(kāi)始向太空伸出更為廣闊的觸角。

突破創(chuàng)新，新一代航天面窗研制出爐

“神七”航天面窗從設(shè)計(jì)—實(shí)驗(yàn)—生產(chǎn)—檢驗(yàn)—試驗(yàn)，到最后通過(guò)專(zhuān)家鑒定，歷經(jīng)2年半多時(shí)間，突破了重重難關(guān)，在這件我國(guó)自主創(chuàng)新的高科技頭盔面窗上，凝聚著眾多科研人員智慧和汗水的結(jié)晶。

在完成出艙任務(wù)后，鄭州大學(xué)國(guó)家橡塑模具研究工程中心團(tuán)隊(duì)又接到了新的任務(wù)——研制航天員太空長(zhǎng)期駐留的航天服面窗。

“2008年神七發(fā)射成功后，中國(guó)的艙外活動(dòng)只持續(xù)了18分鐘，并沒(méi)有經(jīng)歷長(zhǎng)期的考驗(yàn)?！眲⒋禾f(shuō)，“這也為我們新一代航天面窗的研制提出了更大的挑戰(zhàn)?！?/p>

模具中心團(tuán)隊(duì)又開(kāi)始了新一輪的研制，為了提高航天面窗的抗老化性能，團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)開(kāi)展了樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性研究，并在世界上首次建立了成型-光學(xué)性能分析和測(cè)試?yán)碚?。為了?shí)現(xiàn)產(chǎn)品服役行為的模擬，團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了獨(dú)有的拉伸—壓縮統(tǒng)一本構(gòu)模型，為合理預(yù)測(cè)航天面窗的服役行為奠定了重要基礎(chǔ)。

2012年6月16日至29日，航天員景海鵬、劉旺、劉洋圓滿(mǎn)完成天宮一號(hào)與神舟九號(hào)首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)?！斑@標(biāo)志著載人航天工程第二步任務(wù)取得了重大成果，也為空間站的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)?！眲⒋禾f(shuō)，“這次，我們河南籍的航天員劉洋，帶著我們研制的航天面窗遨游了太空?！?/p>

2016年10月16日，北京航天指揮中心的三樓大廳里，劉春太又作為特邀專(zhuān)家，和200多位專(zhuān)家一起目睹神舟十一號(hào)發(fā)射升空，并成功進(jìn)入預(yù)定軌道。由模具中心團(tuán)隊(duì)研制的艙內(nèi)航天服頭盔面窗作為“眼睛”，伴隨著航天員陳東、景海鵬一起進(jìn)入太空?！拔覀兒幽霞暮教靻T陳東，又帶著我們研制的航天面窗遨游了太空?！眲⒋禾f(shuō)。

星空浩瀚無(wú)窮，探索永無(wú)止境。從神七、神九、神十再到神十一，航天服面窗保障了宇航員的安全，也向外界顯示了鄭大的科技力量?！拔磥?lái)的載人登月計(jì)劃也會(huì)有我們的產(chǎn)品，我們又將接受新的挑戰(zhàn)?！眲⒋禾f(shuō)，“這也激勵(lì)我們?cè)谥胃叨瞬考睦碚摵图夹g(shù)方面既要聚焦堅(jiān)守，更要突破創(chuàng)新。我們將始終滿(mǎn)懷信心，攻堅(jiān)克難，繼續(xù)努力為我國(guó)航天夢(mèng)、中國(guó)夢(mèng)的實(shí)現(xiàn)奉獻(xiàn)自己的一份力量?！?/p>