2019年12月18日人民網河南頻道

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年底蘊的黃土地上，億萬中原兒女團結一致、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)造的國內或省內多個“第一”進行集中采訪。今天推出第39篇，人民網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，當鄭州大學學科與重點建設處處長劉春太再憶起當年的情形時，仍然難掩興奮與激動：“那一瞬間，如釋重負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“神七”宇航員太空出艙頭盔面窗科研團隊當選為當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)學工程研究所一行到鄭州大學國家橡塑模具研究工程中心調研，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，經過認真對比，最后把目光鎖定到了我們團隊身上?！?劉春太說，2005年3月8日，鄭州大學國家橡塑模具研究工程中心團隊正式接受中國航天員科研訓練中心的委托，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、特殊技術加工的航天服進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，可產生高達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生?！眲⒋禾f，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，宇航員會受到更強烈的輻射傷害。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。

在沒有任何經驗借鑒的情況下，鄭州大學國家橡塑模具研究工程中心團隊經過兩年多夜以繼日的艱苦奮戰(zhàn)，結合航天面窗的使用環(huán)境和使用功能，采用中心最先進的模具加工和成型技術，歷經數(shù)百次實驗，攻克了一道又一道技術難關，終于研制出了面窗初樣產品。樣品被送到不同的單位進行測試，團隊覺得如釋重負。

推倒重來，三個月挑戰(zhàn)極限終獲成功

“然而，正當大家為終于完成任務擊掌相慶的時候，不料晴天霹靂，樣品在極端實驗中發(fā)現(xiàn)了極其細微的銀紋。”劉春太說，“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>

最關鍵的是，發(fā)現(xiàn)問題的時候，距規(guī)定的任務完成時間已非常近，只剩下短短三個月，要推到重來，任務重，要求高，如何保證完成？團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，加班加點對數(shù)百張設計圖從頭到尾進行了全方位復查，就連一根細微的線條都不放過。我們還對產品成型重新進行了整體的仿真模擬，并對所有環(huán)境因素對產品性能的影響進行了更詳細的實驗。”劉春太說，“雖然只是細微的瑕疵，卻責任重大，事關國家和民族的聲譽，事關航天員的生命安全。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，團隊每一位成員都背負著極大的身心壓力，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，接下來就是落實了。2007年7月開始，短短1個月時間，鄭州大學國家橡塑模具研究工程中心團隊重建了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計師、副總師等幾十人組成的專家組又對產品進行了最嚴格的測試，包括高低溫實驗、抗沖擊實驗、抗輻射實驗、光譜透過實驗和耐壓實驗等。結果顯示，各項性能指標完全滿足航天要求。

歷時2年半多，最終檢驗的時刻終于來到了。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，航天面窗能否經得住考驗？“發(fā)射成功后，我曾仔細詢問過我們的大部分研發(fā)團隊成員，問大家當時的感受，說實話，盡管我們在地面上開展了成千上萬次實驗，盡管我們相信自己，但是沒有一個人不是忐忑不安的。”劉春太說，“我們團隊的領導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心中的不安?！?/p>

“終于，當艙門緩緩打開，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”航天面窗從設計—實驗—生產—檢驗—試驗，到最后通過專家鑒定，歷經2年半多時間，突破了重重難關，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晶。

在完成出艙任務后，鄭州大學國家橡塑模具研究工程中心團隊又接到了新的任務——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，并沒有經歷長期的考驗?！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-光學性能分析和測試理論。為了實現(xiàn)產品服役行為的模擬，團隊還構建了獨有的拉伸—壓縮統(tǒng)一本構模型，為合理預測航天面窗的服役行為奠定了重要基礎。

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。“這標志著載人航天工程第二步任務取得了重大成果，也為空間站的建設奠定了良好的基礎?！眲⒋禾f，“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，并成功進入預定軌道。由模具中心團隊研制的艙內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。

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。“未來的載人登月計劃也會有我們的產品，我們又將接受新的挑戰(zhàn)?！眲⒋禾f，“這也激勵我們在支撐高端部件的理論和技術方面既要聚焦堅守，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、中國夢的實現(xiàn)奉獻自己的一份力量?！?/p>

“神七”宇航員太空出艙頭盔面窗鄭州大學科研團隊當選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隊頒獎

鄭州大學教師代表與“神七”宇航員合影

榮譽獎牌