2019年12月18日人民網(wǎng)河南頻道

挑戰(zhàn)！我國自主研發(fā)的第一款航天面窗是這樣誕生的

編者按：一部河南史，半部中國史。70年來，在這片有著8000年底蘊(yùn)的黃土地上，億萬中原兒女團(tuán)結(jié)一致、敢闖敢拼，推動河南大地改革潮涌、各項事業(yè)發(fā)展取得新成就，開放的河南越來越“中”！為慶祝新中國成立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個第一》融媒體系列報道，對河南在新中國成立以來創(chuàng)造的國內(nèi)或省內(nèi)多個“第一”進(jìn)行集中采訪。今天推出第39篇，人民網(wǎng)記者為你講述我國自主研發(fā)的第一款航天面窗的故事。

“那個下午，當(dāng)艙門緩緩打開，鍍了納米金的面窗慢慢露了出來，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)處處長劉春太再憶起當(dāng)年的情形時，仍然難掩興奮與激動：“那一瞬間，如釋重負(fù)后的歡喜一下子涌上心頭！那個時刻，就如同世界杯決賽上的壓哨點(diǎn)球，成功了就是為國爭光，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)隊當(dāng)選為當(dāng)年感動中原十大人物（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。

“他們在全國查訪了許多科研單位，經(jīng)過認(rèn)真對比，最后把目光鎖定到了我們團(tuán)隊身上?！?劉春太說，2005年3月8日，鄭州大學(xué)國家橡塑模具研究工程中心團(tuán)隊正式接受中國航天員科研訓(xùn)練中心的委托，開始投入該項目的研制工作。

一個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。頭盔面窗組件是宇航員在外太空活動時觀察外界的窗口，可以說是宇航員的“眼睛”，它不僅要給宇航員提供一個清晰、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。由于沒有空氣傳熱和散熱，受陽光直接照射的一面，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缺陷產(chǎn)生。”劉春太說，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。如果直接暴露于太空，由于沒有氧氣，人將立即窒息而死。再次，航天面窗要能阻隔太空輻射。沒有了大氣層的保護(hù)，宇航員會受到更強(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能的空間碎片的沖擊。

在沒有任何經(jīng)驗(yàn)借鑒的情況下，鄭州大學(xué)國家橡塑模具研究工程中心團(tuán)隊經(jīng)過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)行測試，團(tuán)隊覺得如釋重負(fù)。

推倒重來，三個月挑戰(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，“按照慣例，一切必須推倒從零重新開始，這就意味著我們近兩年的工作不具備任何意義，所有都需要從頭開始?！?/p>

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

“那個夏天，我們跑到長春、北京、成都，四處走訪專家，我們放棄了假期和雙休日，加班加點(diǎn)對數(shù)百張設(shè)計圖從頭到尾進(jìn)行了全方位復(fù)查，就連一根細(xì)微的線條都不放過。我們還對產(chǎn)品成型重新進(jìn)行了整體的仿真模擬，并對所有環(huán)境因素對產(chǎn)品性能的影響進(jìn)行了更詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)。”劉春太說，“雖然只是細(xì)微的瑕疵，卻責(zé)任重大，事關(guān)國家和民族的聲譽(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題！”

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

終于，可能的原因找到了，措施也提出了，接下來就是落實(shí)了。2007年7月開始，短短1個月時間，鄭州大學(xué)國家橡塑模具研究工程中心團(tuán)隊重建了5000平米的航天面窗專用車間，并跑到一個國家專用平臺，把材料從原料、成型裝備、模具設(shè)計造成、加工工藝、后處理、檢測方法等各個環(huán)節(jié)，在-100℃到100℃環(huán)境中的性能全部測試了一遍。

此后，由載人航天工程的總設(shè)計師、副總師等幾十人組成的專家組又對產(chǎn)品進(jìn)行了最嚴(yán)格的測試，包括高低溫實(shí)驗(yàn)、抗沖擊實(shí)驗(yàn)、抗輻射實(shí)驗(yàn)、光譜透過實(shí)驗(yàn)和耐壓實(shí)驗(yàn)等。結(jié)果顯示，各項性能指標(biāo)完全滿足航天要求。

歷時2年半多，最終檢驗(yàn)的時刻終于來到了。2008年9月25日晚21時10分，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射現(xiàn)場，隨著長征二號F型火箭騰空而起，我國自行研制的神舟七號載人飛船發(fā)射成功，現(xiàn)場掌聲雷動，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)詢問過我們的大部分研發(fā)團(tuán)隊成員，問大家當(dāng)時的感受，說實(shí)話，盡管我們在地面上開展了成千上萬次實(shí)驗(yàn)，盡管我們相信自己，但是沒有一個人不是忐忑不安的?！眲⒋禾f，“我們團(tuán)隊的領(lǐng)導(dǎo)者申長雨院士告訴我，他的腿都是軟的，我自己也一支接一支地抽著煙來回走動著，手足無措地試圖去平復(fù)心中的不安?！?/p>

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

經(jīng)過接近兩天的在軌飛行，2008年9月27日16時41分，中國航天員翟志剛身著我國自行研制的“飛天”宇航服在太空中留下了中國宇航員的身影，中國成為第三個掌握太空出艙技術(shù)的國家。中國航天工作者也開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—實(shí)驗(yàn)—生產(chǎn)—檢驗(yàn)—試驗(yàn)，到最后通過專家鑒定，歷經(jīng)2年半多時間，突破了重重難關(guān)，在這件我國自主創(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)國家橡塑模具研究工程中心團(tuán)隊又接到了新的任務(wù)——研制航天員太空長期駐留的航天服面窗。

“2008年神七發(fā)射成功后，中國的艙外活動只持續(xù)了18分鐘，并沒有經(jīng)歷長期的考驗(yàn)?！眲⒋禾f，“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)隊又開始了新一輪的研制，為了提高航天面窗的抗老化性能，團(tuán)隊專門開展了樹脂的熱穩(wěn)定性研究，并在世界上首次建立了成型-光學(xué)性能分析和測試?yán)碚摗榱藢?shí)現(xiàn)產(chǎn)品服役行為的模擬，團(tuán)隊還構(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、劉洋圓滿完成天宮一號與神舟九號首次載人交會對接任務(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)。”劉春太說，“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家，和200多位專家一起目睹神舟十一號發(fā)射升空，并成功進(jìn)入預(yù)定軌道。由模具中心團(tuán)隊研制的艙內(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。”劉春太說。

星空浩瀚無窮，探索永無止境。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?！拔磥淼妮d人登月計劃也會有我們的產(chǎn)品，我們又將接受新的挑戰(zhàn)。”劉春太說，“這也激勵我們在支撐高端部件的理論和技術(shù)方面既要聚焦堅守，更要突破創(chuàng)新。我們將始終滿懷信心，攻堅克難，繼續(xù)努力為我國航天夢、中國夢的實(shí)現(xiàn)奉獻(xiàn)自己的一份力量?！?/p>

“神七”宇航員太空出艙頭盔面窗鄭州大學(xué)科研團(tuán)隊當(dāng)選2008年感動中原十大人物

時任河南省委副書記陳全國為申長雨院士科研團(tuán)隊頒獎

鄭州大學(xué)教師代表與“神七”宇航員合影

榮譽(yù)獎牌