四川航天技術(shù)研究院燎原無(wú)線電廠

　　為航天員把好進(jìn)出氣關(guān)口

　　自艙外航天服項(xiàng)目啟動(dòng)以來(lái),四川航天技術(shù)研究院燎原無(wú)線電廠參與了呼吸系統(tǒng)全部4個(gè)階段研制的配套生產(chǎn)任務(wù)。

　　呼吸系統(tǒng)是為航天員自動(dòng)供給人造空氣、排出廢氣、調(diào)節(jié)安全氣壓和凈化航天服內(nèi)異味的關(guān)鍵系統(tǒng)，關(guān)系到航天員的生命保障和呼吸舒適度。由于該系統(tǒng)的特殊性和閥類(lèi)零件的重要性，對(duì)產(chǎn)品精度和可靠性都有極高要求，標(biāo)準(zhǔn)甚至是苛刻的。自從接到任務(wù)，全廠上下高度重視，立即組織調(diào)配市場(chǎng)、經(jīng)營(yíng)、技術(shù)、物資、生產(chǎn)和質(zhì)量等部門(mén)的相關(guān)人員組成專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，努力克服周期短、加工難度大、任務(wù)緊迫等不利因素，迅速投入到緊張的配套生產(chǎn)中。期間，為艙外航天服研制提供了近百個(gè)品種、2000余件零配件。

　　艙外航天服呼吸系統(tǒng)是一個(gè)極為龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，其中，閥類(lèi)零組件和密封件是整個(gè)系統(tǒng)的重要產(chǎn)品，分別由大量不同材料加工而成。涉及特種不銹鋼、特種銅材、特種橡膠和特種乙烯等材料，共有5大類(lèi)20余個(gè)品種近百個(gè)批號(hào)的材料。由于呼吸系統(tǒng)設(shè)備是直接涉及航天員內(nèi)臟器官安全的系統(tǒng)之一，因此必須極其嚴(yán)格地控制閥類(lèi)零件和密封件的原材料關(guān)口，在進(jìn)行必需的材質(zhì)檢驗(yàn)、材質(zhì)入廠復(fù)測(cè)的同時(shí)，還須進(jìn)行有毒性物質(zhì)檢測(cè)和損傷性物質(zhì)檢測(cè)等特殊檢測(cè)。工作人員為了能?chē)?yán)格控制原材料關(guān)口，對(duì)近百種原材料逐一進(jìn)行了特殊復(fù)驗(yàn)檢測(cè)。

　　按照研發(fā)設(shè)計(jì)單位的要求，加工閥類(lèi)零件和密封件所使用的原材料中，許多是平時(shí)從未使用和接觸的新材料、稀有材料，并且這些材料分布在全國(guó)幾十家生產(chǎn)企業(yè)。這給原材料及時(shí)采供和保障帶來(lái)了非常大的困難，由于品種繁多，采購(gòu)量小，有的時(shí)候?yàn)榱瞬少?gòu)幾百克的原材料，就得前往一個(gè)很遠(yuǎn)的企業(yè)；有些受控的特殊材料根本無(wú)從查找生產(chǎn)企業(yè)，更談不上立即采供了。面對(duì)這種情況，科研人員積極出主意、想辦法，利用多年建立起來(lái)的全國(guó)供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)，一家一家地逐個(gè)詢(xún)問(wèn)查找。最終，在前方研發(fā)設(shè)計(jì)單位、總裝單位的大力協(xié)助下，在較短的時(shí)間內(nèi)確保了特種原材料的全部按時(shí)到位。

　　由于艙外航天服的呼吸系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、攝食與排泄等系統(tǒng)基本都集中在背包內(nèi)，所以對(duì)各系統(tǒng)的體積和重量都控制得極為嚴(yán)格。必須對(duì)傳統(tǒng)意義上的閥類(lèi)零件進(jìn)行改進(jìn)與整合，將多個(gè)閥的功能整合為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但功能強(qiáng)大的組合閥。

　　為了有效供給人造空氣，排出廢氣，凈化服內(nèi)異味，滿(mǎn)足呼吸系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，必須生產(chǎn)一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能齊備的復(fù)合閥。該閥將多個(gè)充氣閥、截止閥、安全閥、過(guò)濾閥的功能融為一體。根據(jù)艙外航天服內(nèi)的空氣質(zhì)量，既能自動(dòng)將多種氣體混合成人造空氣，又能及時(shí)自動(dòng)排除人體廢氣，還能自動(dòng)將服內(nèi)氣壓控制在安全范圍值以?xún)?nèi)，并能自動(dòng)凈化服內(nèi)異味，保證呼吸舒適度。因此，需要設(shè)計(jì)制造一個(gè)外形奇特的閥門(mén)。面對(duì)難題，科研人員發(fā)揮在閥類(lèi)零件加工中的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，并利用多年來(lái)積累的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，終于加工生產(chǎn)出滿(mǎn)足使用要求的閥體。

　　按照特殊的設(shè)計(jì)要求，呼吸系統(tǒng)內(nèi)還存在較多不規(guī)則的異型密封件。在某活門(mén)組件的生產(chǎn)中，需要在某種有色金屬制成的圓柱體一個(gè)端面環(huán)狀梯形槽內(nèi)壓制密封橡膠墊，因?yàn)橥ǔＪ褂玫南鹉z材料不能通過(guò)嚴(yán)格的有毒性物質(zhì)檢測(cè)，產(chǎn)品研發(fā)時(shí)選用了一種非常特殊的橡膠材料。最初，科研人員按照傳統(tǒng)的制造方法進(jìn)行加工，在對(duì)壓制橡膠墊的端面進(jìn)行平面磨削時(shí)，由于不熟悉新型橡膠材料的化學(xué)、物理特性，造成橡膠墊易開(kāi)裂、橡膠墊易局部脫落、橡膠墊表面光潔度較低等原因使產(chǎn)品氣密性指標(biāo)不理想。為了盡快提高活門(mén)組件的質(zhì)量水平，他們組成攻關(guān)小組配合研發(fā)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行質(zhì)量攻關(guān)，在經(jīng)過(guò)對(duì)新材料的反復(fù)試驗(yàn)論證后，順利交付了全部產(chǎn)品。

　　鄭州航天電子技術(shù)有限公司

　　確保生命通道的 “柔”與“韌”

　　航天員離開(kāi)“神舟七號(hào)”走向神秘太空時(shí)，與飛船連接的電臍帶以及航天服電纜網(wǎng)、掛包電纜網(wǎng)和航天服氣壓調(diào)節(jié)行程開(kāi)關(guān)等產(chǎn)品均是由航天時(shí)代電子公司鄭州航天電子技術(shù)有限公司研制生產(chǎn)的。

　　2005年5月，該公司以行業(yè)領(lǐng)先地位的10項(xiàng)技術(shù)成就200多個(gè)系列2000多個(gè)品種電連接器的技術(shù)積淀，拿到了上述產(chǎn)品的訂單。

　　航天服上無(wú)論是臍帶電纜網(wǎng)、服裝電纜網(wǎng)還是掛包電纜網(wǎng)，均承擔(dān)著向航天服各組成部分供電和傳輸信號(hào)的重要使命，哪怕是萬(wàn)分之一秒的斷電，其后果都不堪設(shè)想。

　　保證此類(lèi)產(chǎn)品導(dǎo)通的同時(shí)確保它的“柔”與“韌”，是此次航天服研制的重大攻關(guān)課題。從艙內(nèi)到艙外，其關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)太空環(huán)境的適應(yīng)從而保證電路的導(dǎo)通。尤其是電臍帶直接暴露在高真空環(huán)境中，不僅要嚴(yán)格保證耐高溫、耐低溫、抗輻射等外太空環(huán)境的適應(yīng)要求。同時(shí)，更要考慮航天員出艙活動(dòng)的靈活度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上他們采取了“柔性設(shè)計(jì)”方案，解決了傳統(tǒng)印象中電纜“傻、大、黑、粗、硬”的弊端，此次“神七”電纜網(wǎng)的柔軟度如同普通的膠質(zhì)水管一般，良好的柔軟度保證了航天員太空活動(dòng)的靈活自如。

　　同時(shí)，高精度絕緣材料、防護(hù)材料，密封材料，冗余技術(shù)等新一代先進(jìn)材料和技術(shù)的應(yīng)用，不僅保證了電臍帶的電路有效導(dǎo)通，也確保了電纜的抗拉強(qiáng)度，使走出艙外的航天員能夠萬(wàn)無(wú)一失，安全返回。

　　航天服氣壓調(diào)節(jié)行程開(kāi)關(guān)，是航天服生命保障分系統(tǒng)內(nèi)的主要功能部件之一，安裝于航天員呼吸供氧鏈路內(nèi)的咽喉要位，它的主要功能是檢測(cè)航天服供氧多少，提供低壓報(bào)警、高壓報(bào)警和自動(dòng)報(bào)警、手動(dòng)供氧的功能。該公司在此類(lèi)產(chǎn)品的選材上嚴(yán)格遵循真空冷焊、真空釋氣、抗輻射等技術(shù)要求確保產(chǎn)品的固有可靠性。在研制生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)生產(chǎn)批次均要嚴(yán)格地進(jìn)行高溫、低溫、力學(xué)、防輻射、真空、離心等一系列科學(xué)試驗(yàn)，通過(guò)一次次試驗(yàn)參數(shù)，做到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，缺陷整改，優(yōu)中選優(yōu)。

　　對(duì)于直接應(yīng)用于航天器或者是航天服上的電纜來(lái)說(shuō)，其精密程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎人們的想象。可以說(shuō)每一根電纜、每一個(gè)插頭、每一個(gè)焊點(diǎn)都關(guān)系到航天員的生命安危。拿焊接前處理電纜頭來(lái)說(shuō)，為了剝?nèi)ル娎|線表層塑料保護(hù)薄膜，又不傷害其間的鍍膜層，工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)出除掉塑料保護(hù)層的工裝，除掉塑料保護(hù)層后再一根根進(jìn)行清洗。他們每天的工作是測(cè)量好電纜的尺寸，一根根檢查、一根根焊接、一根根編號(hào)和貼號(hào)，然后按摸樣走線綁扎成束，稱(chēng)重，再檢查每一個(gè)焊點(diǎn)的絕緣，直至最后的拍照存檔。

　　西安微電子技術(shù)研究所

　　為航天員當(dāng)好“隨身醫(yī)生”

　　在神舟七號(hào)飛船上，有航天時(shí)代公司西安微電子技術(shù)研究所研制的36個(gè)品種70臺(tái)套計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備，為飛船起飛、入軌、返回的安全飛行做出了貢獻(xiàn)。其中該所自主創(chuàng)新研制的航天服數(shù)管設(shè)備、生理信號(hào)放大器、報(bào)警信號(hào)放大器等設(shè)備，為航天員出艙行走發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。

　　該所研制生產(chǎn)的航天服數(shù)管設(shè)備、生理信號(hào)放大器等屬于醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)管理設(shè)備。這些設(shè)備的主要功能是檢測(cè)航天員出艙活動(dòng)過(guò)程中心電和呼吸等生理參數(shù)，對(duì)航天員在艙外活動(dòng)起著重要作用。

　　一般情況下，艙外航天服醫(yī)監(jiān)與遙測(cè)設(shè)備研制周期最少需要5年。可總體單位沒(méi)有給這么多的時(shí)間。2005年3月任務(wù)到達(dá)該所研發(fā)部飛船組，研制人員在探索中吃透技術(shù)，同年7月便拿出了模樣機(jī)，這是一個(gè)驚人的速度。當(dāng)年11月，有關(guān)單位對(duì)初樣機(jī)進(jìn)行鑒定；2007年10月，飛船組分兩批交付正式樣機(jī)。這期間還包含了方案的多次變動(dòng)、技術(shù)狀態(tài)的反復(fù)更改和總體的復(fù)查等。

　　數(shù)管設(shè)備下掛在航天服的腰下部位，主要實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)、處理信號(hào)、傳輸信號(hào)三大功能。雖然它體積不大，但是在航天員出艙工作時(shí)，它要采集、處理和傳輸30多路數(shù)據(jù)。為了使航天服數(shù)管設(shè)備即使出現(xiàn)了故障，也能運(yùn)行下去。他們采用了“防潛通道”這一設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是數(shù)管設(shè)備內(nèi)部，各作業(yè)模塊獨(dú)立性強(qiáng)，一個(gè)地方出現(xiàn)了故障，并不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓而影響到其他部件的工作，從而實(shí)現(xiàn)了高安全性。

　　航天員從艙內(nèi)氣壓環(huán)境進(jìn)入太空的真空環(huán)境后的情況如何，此時(shí)生理信號(hào)放大器顯得尤為重要。生理信號(hào)放大器安裝在航天服背包里，主要采集航天員生理信號(hào)，并將生理信號(hào)進(jìn)行放大和調(diào)制。該所科研人員不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，研制的產(chǎn)品具有體積小、重量輕、功耗低、信噪比高和安全性高的特點(diǎn)。生理信號(hào)放大器在處理微小信號(hào)技術(shù)方面有很大的突破，它可以在眾多強(qiáng)干擾信號(hào)中，準(zhǔn)確捕捉到需要的微小生理信號(hào)，并將其放大發(fā)送回艙內(nèi)；但這同時(shí)也是個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：要求非常精細(xì)地進(jìn)行各部分信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)，精心調(diào)試選配，才能保證信號(hào)放大后高信噪比、小噪聲、低失真的品質(zhì)。

　　由于航天員出艙活動(dòng)幅度大、噪聲多，信號(hào)雜亂，采集航天員生理信號(hào)并非易事。哪怕只有毫伏級(jí)的干擾進(jìn)入，前級(jí)處理不好就會(huì)使輸出波形產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，無(wú)法進(jìn)行生理參數(shù)提取。其次，生理信號(hào)放大器要求有很高安全性。由于該產(chǎn)品在航天服內(nèi)為純氧環(huán)境，在工作時(shí)不能產(chǎn)生火花，科研人員開(kāi)動(dòng)腦筋，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，終于采用了一種特殊的設(shè)備密封工藝——澆注灌封，這一創(chuàng)新保證了產(chǎn)品工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花，杜絕了危害航天員安全的事故發(fā)生。

　　該所研制的航天服臍帶數(shù)據(jù)處理器是航天員出艙的重要保障設(shè)備。航天服臍帶數(shù)據(jù)處理器安裝在飛船的氣閘艙內(nèi)，雖然它不屬于航天服系統(tǒng)，但它是在航天員出艙前后的電臍帶模式下工作。在出艙準(zhǔn)備期間和出艙前后的過(guò)閘過(guò)程中，為航天服提供電源，為航天員提供話音通道，合成航天服應(yīng)急報(bào)警信號(hào)及兩名航天員的上下行話音，實(shí)現(xiàn)兩名航天員和地面的三方全雙工話音通訊。臍帶數(shù)據(jù)處理器將采集到的航天服、艙載設(shè)備信息實(shí)時(shí)傳送給飛船的數(shù)管分系統(tǒng)，并將自身的狀態(tài)量信息通過(guò)測(cè)控通信傳回地面。這樣，航天員太空行走的安全性得到了充分的保障。