《河南日報》(2024年12月13日 第 06 版)
問天的腳步(弘揚科學家精神這才是我們該追的星)
□本報記者樊雪婧
中國人擁有了屬于自己的登月服。
前些天,一部由中國載人航天工程辦公室發(fā)布的宣傳短片向世界官宣,中國載人登月開始倒計時。動畫演示中,兩位航天員之間,是穩(wěn)穩(wěn)地插在月球表面上的五星紅旗,而他們的登月服面窗閃閃發(fā)光。
近日,在鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心,記者見到了動畫中的登月服面窗。一眼看去,它和普通頭盔面罩差別不大。其實它擁有超強功能:抵抗外太空超強輻射、超強光照和超大溫差……
賦予它超強能力的人,正是劉春太和他的團隊。
20年,從0到1,從1到N,航天面窗優(yōu)化改進的腳步從未停止。從載人航天到月球探測,劉春太在面窗科研領(lǐng)域邁出的每一步,都與國家載人航天工程“問天”之旅的每一步相伴相生。
從0到1太空之行始于足下
夜幕星河萬里,是無數(shù)孩子太空夢的起點。幼年時的劉春太,也曾坐在田壟上,仰望滿天繁星,“那會兒哪知道太空,就覺得神秘,為什么有那么多星星”。
劉春太是幸運的。希望他開闊眼界,父親為他訂購了不少雜志書籍,科幻小說《小靈通漫游未來》他記憶猶新?!按┥狭送涞钠わw行衣以后,小虎子在我的頭上安了一個圓圓的玻璃罩,我變得更加神氣了。小虎子打開我胸前的氧氣囊開關(guān),氧氣就從背上的氣囊里流進了玻璃面罩。”主人公小靈通坐上火箭向著未來城市啟程,劉春太說,我的科幻夢想也跟著出發(fā)了。
1983年,劉春太考入北京大學力學系。那時的他,還沒想到自己的科研生涯將與航天緊密相連。
2005年6月,鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心正式接受中國航天員科研訓練中心委托,研制航天員出艙頭盔面窗。
當時,這在國內(nèi)是個新領(lǐng)域,沒有經(jīng)驗可借鑒,甚至沒有任何文獻技術(shù)資料、數(shù)據(jù)來支撐。一切從零開始,敢不敢?“敢!”他們沒有猶豫,“蹚著路”創(chuàng)起了業(yè)。
面窗作為航天員的“眼睛”,除了具備清晰良好的視野,更是航天員生命保障最關(guān)鍵的部件之一。任何缺陷,都會讓航天員暴露在太空極端惡劣的環(huán)境中,面臨失壓、缺氧、低溫和輻射四大生命危險。
劉春太記得,有次到國家航天中心參觀,墻上那句話“航天員的生命在我的手中”,一下就擊中了他的心?!昂教烀娲氨仨毩闳毕荩 彼步o自己定下了目標。
“到了冬天,塑料都會變脆而失去韌性。但航天面窗必須承受住極端的熱脹冷縮?!睌?shù)千個日夜,劉春太團隊一直在與極端環(huán)境“較勁兒”,化學浸泡、物理爆破、高沖擊、光學控制、低溫性能保持、殘余應(yīng)力監(jiān)測和控制,各種各樣的測試和實驗,數(shù)不清做了多少次。
2007年6月,面窗初樣產(chǎn)品誕生了!可是,還沒來得及慶賀,在一次模擬太空環(huán)境的水下實驗中,面罩出現(xiàn)了裂紋。那時,距離任務(wù)期限只剩很短的時間。
一切歸零。那年夏天,團隊全員放棄休假,四處走訪專家,對設(shè)計制作全過程進行全方位追溯,連一?;覊m都沒有放過。
細密的復(fù)查之下,失敗原因找到了。1個月后,團隊重新建起專用生產(chǎn)車間,終于自主可控地研制生產(chǎn)出我國第一代出艙面窗產(chǎn)品。
“神舟七號報告,我已出艙,感覺良好?!?008年9月27日,航天員翟志剛手執(zhí)五星紅旗在太空漫步。
那一刻,中國成為世界上第三個掌握太空出艙技術(shù)的國家。
那一年,作為全國20家獲獎單位之一,鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心榮獲“中國載人航天工程突出貢獻獎”。
從1到N護君逐夢探九霄
“5、4、3、2、1,點火!”2024年10月30日4時27分,搭載著神舟十九號載人飛船的長征二號F遙十九運載火箭點火發(fā)射,將3名航天員送入太空。
從“神七”“神十二”再到“神十九”,這條中國載人航天之路,劉春太是見證者,亦是參與者。
發(fā)射、航天員出艙常常在夜間進行,劉春太也因此多了許多不眠之夜,“我自信沒有問題,可實際上還是非常緊張,親眼看了才能踏實”。
“新一代太空面窗,使用壽命更長,安全可靠性也更高?!蹦闷鹕砼缘暮教烀娲?,劉春太自豪地講述著它的高超本領(lǐng),“從‘神十二’開始,新一代面窗要經(jīng)歷長期的太空作業(yè)考驗,面窗主要有四層結(jié)構(gòu),最里面兩層充了氮氣,隔熱防結(jié)霧;向外第三層是壓力面窗,防沖擊;最外層的面窗防輻射?!?/p>
面窗還增加了一個天窗,航天員輕輕抬頭就能看到更廣闊的太空。團隊成員指著天窗說:“視野開闊,咱理工人也很浪漫?!?/p>
如果說第一代面窗是從0到1的突破,那么,新一代面窗實現(xiàn)了從1到N的跨越。
相比起“神七”的短暫停留,從“神十二”起,航天員艙外作業(yè)需要7—8個小時。“長期駐留”,這四個字背后,是無數(shù)亟待攻克的新難關(guān)。
劉春太和團隊一頭扎進實驗室,因模擬太空環(huán)境的需要,很多實驗一旦開始,連續(xù)十幾天不能停,他們便24小時輪班守著。
不分黑夜白晝,也沒有休息日,累,根本不算什么。他們的壓力,來自責任,因為“99.9%成功,0.1%沒做好,那就是失敗”。
責任比天大。
為了弄清楚面窗上每一個點的應(yīng)力有多大,團隊在無數(shù)次高低溫熱循環(huán)實驗中尋求答案;為了讓面窗擁有更高的抗老化性能,劉春太帶著團隊開展樹脂的熱穩(wěn)定性研究;為了控制航天面窗的光學性能,團隊創(chuàng)造性地建立了成型—光學性能分析和測試理論……
“不僅材料成型的過程中每個細節(jié)都需要攻關(guān),制造過程中,怎樣控制每一個工藝的參數(shù),怎樣控制材料制品的精度,都需要無數(shù)次實驗來保證精準?!眲⒋禾f。
在劉春太和團隊的手中,正是如此微觀的每一個實驗匯聚在一起,最終組成了指向人類走出地球的宏大命題。
從N到+∞ 星辰征途無窮期
“新一代面窗應(yīng)用得很好,咋還要革新?”對于這個問題,劉春太沒有遲疑,他說:“每一個階段、每一代產(chǎn)品,沒有最好,只有更好?!?/p>
面窗優(yōu)化改進的腳步,從未停止。在劉春太心里,這是一場“持久戰(zhàn)”,只要國家戰(zhàn)略有需要,便要一代一代地做下去。
“承擔起國家戰(zhàn)略性的任務(wù),這才是國家隊平臺的職責和擔當,這才是我們應(yīng)該做的事?!彼哉Z堅定。
對國家樸素而深沉的責任感從他的話語里自然流露。1984年,正上大二的劉春太參加了國慶慶典游行,當高年級師兄們打出“小平您好”橫幅時,他正好處于正下方,高喊著的口號“振興中華”便映在他心里,對科技強國的渴盼和為國爭光的初心,也成為他多年來爬坡闖關(guān)搞科研的無窮力量。
“他一直在前面挑著大梁,再大的困難,他都敢于面對。”團隊成員韓健記得,劉老師總是鼓勵年輕人勇敢去闖,而他默默地在身后托著底,遇到問題去找他,他總能給大家指出個正確的方向。
從博士階段便跟著劉春太,老師的言傳身教讓魯智力心中的“星辰大?!被髁艘粭l職業(yè)準則:“要做真學問?!弊稣鎸W問并非易事,魯智力從老師身上學會了堅守。6年間,他跟著劉春太埋頭面窗測試任務(wù),光學性能綜合測試裝備、應(yīng)力測試裝備、耐摩擦磨損測試裝備成功面世,成為航天城檢測航天面窗的專用設(shè)備。
提及團隊,劉春太很驕傲:“我們這個團隊很厲害、很交叉,物理、化學、材料、數(shù)學、計算機……學什么的都有,面對難題時,大家碰一碰,總能碰出解決辦法。”
大力協(xié)同的科研之下,團隊向更為惡劣的月球表面極端環(huán)境發(fā)起了挑戰(zhàn)。實驗室里,各項實驗任務(wù)齊頭并進。
韓健正和團隊為登月服面窗做透光實驗。“這是面罩最外層的濾光面窗,鍍了一層薄薄的納米金,可以抵抗外太空強烈的太陽輻照。”韓健說,為了這層納米金,團隊試了無數(shù)種方式,最后用上了金靶材真空濺射才成功。
登月服材料研究也在熱火朝天地開展,他們要解決棘手的月塵等問題……
不僅如此,團隊還服務(wù)于國家“深空”“深?!备鞣N戰(zhàn)略任務(wù),探索國家戰(zhàn)略超大超厚深腔殼體注塑成型和模具技術(shù)。劉春太希望,這些成果會在不遠的將來支撐國家重大戰(zhàn)略需求,服務(wù)國計民生。
采訪快要結(jié)束時,記者讓他總結(jié)一下自己的成就,劉春太擺了擺手:“榮譽,那都是團隊一起掙出來的?!痹谒睦铮恳淮稳蝿?wù)成功,就是最能慰藉他的榮耀。
太空中,神舟十九號正在軌執(zhí)行任務(wù)?!爸袊教斓哪_步正在向更深遠的太空邁進,我們還得再加把勁兒?!眲⒋禾f。
人物名片
劉春太
鄭州大學副校長,國務(wù)院政府特殊津貼獲得者,鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心執(zhí)行主任,材料成型及模具技術(shù)教育部重點實驗室主任,國家模具標準委員會主任委員;長期從事高分子成型加工、塑料模具優(yōu)化設(shè)計與制造等領(lǐng)域的理論、技術(shù)和數(shù)值模擬方法的研究工作,以及國家戰(zhàn)略領(lǐng)域用塑料制品的研制工作;發(fā)表SCI論文200余篇,曾獲國家科技進步獎二等獎2項、中國載人航天工程突出貢獻獎等多項獎勵。
科學家寄語
科研要胸懷“國之大者”
持續(xù)20年,我們團隊圍繞國家航天戰(zhàn)略任務(wù),尤其是航天面窗和航天服科學問題,開展了一系列創(chuàng)新和支撐工作。最想和青年工作者分享的就是,科研要胸懷“國之大者”,要有勇氣去攀登科學高峰,要有雄心去承擔國家戰(zhàn)略任務(wù)。
當然,國家戰(zhàn)略的科技攻關(guān)絕不是一條平坦大道,科技創(chuàng)新也一定充滿艱難險阻,要有意志力、行動力,去攻克最前沿的基礎(chǔ)科學問題和技術(shù)問題;要甘坐冷板凳,十年磨一劍,真正把論文寫在祖國大地上,服務(wù)國家戰(zhàn)略和經(jīng)濟社會發(fā)展。
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