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解碼中國自主研製艙外航天服 關節位設計竟然同小龍蝦有關

博客文章

解碼中國自主研製艙外航天服 關節位設計竟然同小龍蝦有關
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解碼中國自主研製艙外航天服 關節位設計竟然同小龍蝦有關

2021年09月04日 12:15 最後更新:12:16

神舟十二號六月成功發射升空,三名太空人在天和核心艙展開實驗,並多次進行艙外活動,中國人終於有咗自己的太空站。


中聯辦、特區政府及中國載人航天工程辦公室,先後舉辦一系列「時代精神耀香江」展覽和講座活動,昨午於灣仔會議展覽中心舉行是次系列的重頭戲,仰望星空話天宮——中國空間站系统建設座談會,共吸引五十所中學及大專院校、共約三百名學生入場。三名太空人與一眾港生實時連線,劉伯明率先化身作「太空導遊」,手持攝錄機介紹艙內設施,讓全港市民一睹天和核心艙的內部結構,引起本港一股太空熱。

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太空人與香港中學生天地對話

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中國新一代出艙服解構圖

中國新一代出艙服解構圖

新一代航天服穿起十分方便,原來設計同小龍蝦有關

新一代航天服穿起十分方便,原來設計同小龍蝦有關

一套艙外服製作需時四個月

一套艙外服製作需時四個月

太空人與香港中學生天地對話

太空人與香港中學生天地對話

航天員的出艙時,聶海勝、劉伯明穿上中國自主研製的新一代「飛天」艙外航天服,在太空中格外醒目。這其中,最受矚目的莫過于兩名航天員的「太空互拍」:聶海勝站在核心艙機械臂上,面向鏡頭揮手致意,身後是蔚藍的地球,兩者幾乎融爲一體;劉伯明則幾乎是「挂」在空間站上,雙腿前伸。
13年前神舟七號任務中,航天員翟志剛首次進行出艙行走,將五星紅旗展示在太空的畫面。當時他在太空穿的服裝,是中國研製的第一代「飛天」艙外航天服。不要小看一件出艙服,正正見證了中國綜合科技的發展歷程。


航天服,在中華民族追尋飛天夢想發揮了極大的作用。早期的航天服只能在太空船內使用,防止艙內失壓造成航天員缺氧窒息,而空間站任務中的航天員要進行更長時間的艙外操作,對艙外航天服的性能提出的要求更高。中國自主研製的第二代「飛天」艙外航天服,在功能上已相當于一個微型的載人航天器,在使用壽命上,自主工作時間可達8個小時,既能保障航天員生命安全,同時又便于太空工作。關鍵時刻,它們就是航天員的保命「鎧(海)甲」。


艙外航天服造價十分昂貴,比黃金還要貴重。中國第一代「飛天」艙外航天服,一套造價就高達3000萬人民幣。美國曾爲航天飛機項目研製共15套艙外航天服,當時單價爲1500萬美元,相當于現在的1.5億美元,可以說是世界上最昂貴的「衣服」。而目前,國際上能完全獨立掌握艙外航天服設計和研製技術的國家,只有中國、美國、俄羅斯三國。所以,艙外航天服不僅是航天員出艙時的重要保障,亦被視為一個國家載人航天實力的重要體現。

中國新一代出艙服解構圖

中國新一代出艙服解構圖


中國新一代「飛天」艙外航天服,無論是原材料、設計,還是確定實驗方案、驗證總結再改進,都是中國自主研發。艙外航天服的軟結構,包括上肢、下肢和手套,從裏到外是舒適層、備氣密層、主氣密層、限制層和熱防護層等,既能抵抗太空風險,又能穿著舒適、行動靈活,重而不笨。相比于神舟七號翟志剛的出艙艙外服,它進行了三方面的重要改造:一是改變了結構布局設計;二是提高了服裝的壽命;三是提高了人服能力。「飛天」艙外航天服目前在軌操作的可達域、精細度、靈活性等方面都比之前有所提高,比如手套的靈活度,可以達到「最小抓握直徑5毫米」的程度。
此外,航天服採用人性化設計,爲了保證航天員操作的靈活性,在臂軸承、腕軸承等主要關節處采用了軸承設計,並可以爲每位航天員量身定做。說出來大家或許不信,航天服關節處的設計,竟然和我們餐桌上吃的小龍蝦有關。爲了平衡防護强度和靈活性,工程師從龍蝦尾部的層叠結構中得到了靈感,利用仿生學原理設計了一種類似的結構,既保證了强度,又滿足了出艙活動的需要。高2米,重達130公斤的艙外航天服,雖然看似沉重,但穿脫起來十分方便快捷。經過訓練的航天員可以在5分鐘內穿上,此次任務中的兩名航天員實際用時只需要3分鐘左右。

新一代航天服穿起十分方便,原來設計同小龍蝦有關

新一代航天服穿起十分方便,原來設計同小龍蝦有關


由於從目前的技術能力看,沒有任何一個機械比手更靈活,而縫紉時一針一綫均維繫航天員生命安全,所以,工藝複雜且精密的「飛天戰袍」的誕生,離不開在中國航天員中心研發與總裝測試部服裝車間裡一群手法老練的「製衣匠」的辛勤付出。慢工才能出細活,僅做一副艙內航天服的上肢限制層,就需要130多個小時,做一副艙外航天服的下肢限制層,需要260多個小時,而裝配一套艙外航天服,需要近4個月,而這已經是最快速度。


以打結爲例,因爲結點是多條綫的交錯處,特別硬,就要用簪子扎孔、穿針,再用鑷子把針拽出,光是打結就有3道工序,一套艙內航天服上肢,有76處孔需要打結,縫紉車間中負責做航天服上肢的師傅已有多年經驗,針綫活走針緊密、順直,儘管如此,也得花上兩三日時間才能完成。還有做手套的師傅,兩個月要交付6副艙外手套,再怎麼手巧,也幾乎得每日都埋頭苦縫。


就算是手縫,同樣要求精准,尺寸公差也不超過1毫米。而且由於航天服的特殊性,不能反復拆縫,走針的時候務必小心,力爭一次到位。所以,在縫製的時候,師傅必須做到「手到哪兒眼到哪兒」,時間久了,練就出一雙雙火眼金睛。


在真空中,有這樣一個現象:人體血液中的氮氣,會變成氣體,造成减壓病。因此,研製人員必須給航天服加壓充氣,否則就會因體內外的壓差懸殊,而造成生命危險。這對航天服的氣密性要求極爲嚴苛。艙內航天服氣密層是橡膠材質,靠粘膠拼接而成。工作人員先要用驗光機,仔細比對氣密層的橡膠材料,看是否有瑕疵,再清洗、晾乾,然後用砂紙,小心打磨粘膠部分。最難的是用剪刀把橡膠材料剪成一個個服裝裁片,稍微不小心,剪出一丟丟豁口或毛刺,一刷膠就會造成大片斷裂。刷膠不是簡單地刷,要觀察溫濕度、刷膠時間、薄厚度要適量均勻。刷完晾,晾完刷,要反復刷上幾遍。如果手一抖造成的失誤,不僅會導致整個材料報廢,還會延誤工期。沒有極大的耐心,是無法完成這麽細緻的工作。也由此可以想象到,負責刷膠的車間師傅背負著怎樣巨大的壓力。


艙外航天服有個金屬結構的「硬軀幹」,外形像一個鎧甲,背後挂有保障生命的通風供氧裝置。這套結構光單機産品有100來個,由30多個外協單位分別生産,最後從五湖四海聚集到艙外航天服系統集成總裝車間裝配。這更是考驗研製人員的技術和耐心。

一套艙外服製作需時四個月

一套艙外服製作需時四個月


金屬「硬軀幹」上,有1000多個米粒大的小孔,以及配套各種不同規格的螺絲。工作人員要用鑷子夾著酒精棉,一點點仔細擦拭,再用放大鏡檢查是否徹底擦洗乾淨。整個過程暗藏凶險,一粒浮塵都有可能釀成大禍。碰到毛刺,要給金屬表面做「磨皮」手術。手術刀、止血鉗、手術剪,應有盡有,多年來練就了「好手功」的師傅,哪怕是0.1毫米的細微毛刺,都能摸出來。
艙外航天服的背包門,被稱爲航天員的「生命之門」。在太空環境下,背包門如果密封不嚴,將直接威脅航天員的生命。爲此,工作人員用卡尺一點點地量,精度精確到幾十微米。最終,他們用極精准的工藝手段,讓開背包門省力一半多。此外,他們還憑著毅力和巧勁,把口徑只有幾毫米的不銹鋼小孔,打磨得跟鏡面一樣光滑。


這群堅持「幹就要幹到極致」的「製衣匠」,學歷雖然不高,却有著最樸素的心願。生産只要在綫,保障必須在綫。他們把手頭的作品視作自己的孩子,用最大的努力守護航天員的生命安全。每天晚上至少加班到9點半,周六保證不休息,周日不保證休息,這樣高強度的上班時間,整個研製生産效率大幅提高近3倍。

8月20日14時33分,聶海勝、劉伯明順利完成此次出艙全部既定任務,返回節點艙前,劉伯明「詩興大發」,分享了自己的出艙感言:「漫步太空人不老,中國航天接力跑。」「製衣匠」們通過電視直播,見到聶海勝、劉伯明太空漫步所著的戰袍,正是由他們一針一綫縫製出來的。那一刻,一切都是值得的。
在太空無比複雜的環境中,即使萬事俱備,也難以預知下一秒會發生什麽。事實上,每個航天員都做好了犧牲的準備,而無數科技工作者要做的,就是爲他們築起一道又一道屏障,讓他們平安歸來。人性化,可靠性,更加具有科技感、同時具有中國的審美識別性,這些設計理念在全新一代「飛天」艙外服設計中體現得淋漓盡致。伴隨著神舟十二號飛船順利升空,中國民族在探索太空的「問天」之路上越走越遠,開拓創新、飛天逐夢的每一步也將會越走越堅實。




毛拍手

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

27歲張文上周五(19日)在台北街頭涉隨機殺人,造成包括他自己在內的4死11傷,震驚兩岸。台北是其中一個鄰近的港人旅遊熱點,據台媒報道,案發當日一對香港夫婦恰巧在誠品南西店逛街,當中便曾跟疑兇張文擦身而過,險些成為刀下亡魂。而綜合連日來媒體報道及網絡起底,有分析認為,張文國中時成績不錯,只是個性較孤僻,但關鍵轉折點是2022年因酒駕被抓,而被台軍方勒令提前退伍,期間有2年未返老家與家人見面,惟期間母親仍擔心其生活而有小額匯款給兒子。

一對港人夫婦指事發當日,他們進入誠品不到10秒,便聽見後方傳來驚叫聲,太太眼見張文朝她揮一刀,幸揮了空,逃過一劫。網上片段截圖

一對港人夫婦指事發當日,他們進入誠品不到10秒,便聽見後方傳來驚叫聲,太太眼見張文朝她揮一刀,幸揮了空,逃過一劫。網上片段截圖

據台媒《東森新聞》報道,昨(21)有不少民眾到慘劇發生的誠品南西店外致意,其中有一對香港夫婦,原來他們案發當天也在現場。這對港人夫婦現時仍心有餘悸,指事發當日,他們比疑兇張文早一點進入誠品,進入商場門口不到10秒,便聽見後方傳來驚叫聲,太太眼見張文朝她揮一刀,所幸揮空,隨後便目睹他往樓上走去,「我很清楚看見刀很長。」夫婦倆刀口逃生後,便膽戰心驚步出誠品,出來就看見一名死者倒在地上。

兩人在搭飛機返回香港前,特意重返現場悼念亡者,衷心祈禱「希望台灣沒有其他這麼危險的情況再發生,因為都覺得很無辜。」

回顧案件經過,張文19日下午5時24分,帶著大批自製汽油彈前往捷運北車M7出口,丟出4顆煙霧彈且意圖引燃汽油彈,一名余姓男子見狀上前制止,遭張文持刀刺殺,送院搶救不治;張文返回旅館重整裝備,傍晚6時38分,再度前往北捷中山站發動第二次攻擊,先在南京西路上丟擲煙霧彈,隨後闖入人群中當街揮刀砍人,又持刀跑進誠品南西店內隨機殺人,並一路往百貨頂樓狂奔,最終於晚上7時42分畏罪墜樓重傷,送醫治療不治。

警方連日來從張文遺留在旅館的平板電腦,發現其作儲存在雲端上的作案計劃書,自10月份開始製作,當中顯示他自去年起陸續在網購平台,以不同名字購買煙霧彈、防毒面具等。但他殺人使用的長刀並非網購;另有詳盡地圖與犯案時間表,明確標註「先丟煙霧彈、縱火、如何砍人」的流程。

此外,警方發現,張文曾有大量瀏覽和紀錄有關北捷鄭捷的隨機殺人案件資訊。台警指,張文想模仿鄭捷在台北捷運板南線車廂內持刀隨機攻擊乘客的模式,故選定在北捷板南線的M7出入口啟動其隨機殺人模式,但他並未完全模仿,因張文認為鄭捷在捷運的封閉式車廂內作案,根本無法逃逸,等於自尋死路,故張文選擇在台北車站外、中山捷運站外作案,方便趁亂逃逸,也代表他還是有求生意念,且手法非常縝密。

鄭捷2014年持水果刀與瑞士刀在台北捷運板南線列車上隨機襲擊乘客,造成4人死24人傷。台灣最高法院判處鄭捷四項死刑,他在2016年被執行槍決。

張文在台北車站丟煙霧彈,再成功「扮路人」逃去。網上片段截圖

張文在台北車站丟煙霧彈,再成功「扮路人」逃去。網上片段截圖

張文的父母在警方做筆錄時透露,張文已很久並未返回桃園老家,父母亦不清楚兒子的動向,與兒子約2年未曾見面或聯絡,平時並不清楚其近況,無法理解其犯案原因;而張文有一名哥哥在高雄工作,警方指兄弟平日互動不多、感情不密切,哥哥表示對張文的生活與心理狀況亦不知情。

至於沒工作的張文,何有錢可以購買煙霧彈,警方目前正和金融單位協調要追查其金流,初步調查顯示,張文的母親會固定「小額匯款」給他,每季約3萬元,目前尚未發現有其他外人資助,因張文一個月房租就高達1萬7千元,若以母親匯款的金額,根本入不敷出,故警方將進一步追查錢包、虛擬貨幣,看背後是否有人支援。

而張文的背景亦陸續被「起底」。警方調查,發現他2023年6月至2024年6月在某家大型保全公司任職,月薪連加班津貼等月入約4萬台幣,不過張文只做了1年便離職,之後再也沒薪資紀錄,且自2023年12月至2025年12月整整2年都沒醫療紀錄。

張文高中讀桃園楊梅的永平高中,就讀「餐飲科建教班」,成績算不錯。網上圖片

張文高中讀桃園楊梅的永平高中,就讀「餐飲科建教班」,成績算不錯。網上圖片

綜合台媒資料,張文高中讀桃園楊梅的永平高中,就讀「餐飲科建教班」,高三則全班進入三井集團旗下餐廳實習。其學期平均成績85分以上,3年拿了4次小功、25次嘉獎,校方評價是「積極正向、沒有偏差行為」,還當過班幹部。有同學說他當時「個性孤僻」、「不太參加同學活動」,但也說「如果同學有困難,他不會拒絕幫忙」,同學還說:「不知道這幾年發生什麼,讓一個人改變如此巨大。」
 
高中畢業後,張文讀雲林縣虎尾科技大學資訊工程系,在校期間操行和課業成績表現均正常,並無不良紀錄,還於2020年7月1日至2021年2月28日期間參與一項「人臉辨識輔助課堂點名」的研究計畫,還曾獲台灣政府科技部補助。

2018到2022年他去當志願兵役,在空軍通訊中隊。但2022年,他在休假期間因酒駕被抓,被軍方汰除,提前退伍。從2022年被汰除到2025年犯案,這3年間,張文從桃園搬到台北中山區租屋,切斷了原有的地域連結,他長期沒回家,到2025年7月他逃教召被通緝,開始完全孤立——沒有學校、沒有工作、沒有家庭、沒有朋友。所有的系統都斷了。

犯罪科學者認為,張文在南京西路路正中的煙霧彈投擲,表演傾向明顯。網上片段截圖

犯罪科學者認為,張文在南京西路路正中的煙霧彈投擲,表演傾向明顯。網上片段截圖

中正大學犯罪防治系教授戴伸峰在臉書發文指,從影像以及嫌疑人身份初步確認,其「自我顯示欲」的犯罪動機可能性高,比對鄭捷犯案的公眾隨機攻擊事件,這次的案件嫌疑人在「演出性」方面,比鄭捷更周全。

他表示,煙霧彈為遠距攻擊效果,意圖造成恐慌;而從攻擊道具的多樣化、路線的設定、逃亡墜樓路線,一氣呵成;另在馬路正中「表演」,在南京西路路正中的煙霧彈投擲,表演傾向明顯。另疑犯全套戰鬥服裝,隱含其對於戰鬥身份演示的欲望,而選擇墜樓則具有造成更大恐慌的演出動機,認為這樣的執行度代表了相比鄭捷案,是更加成熟。

另戴伸峰認為,雖然本件攻擊看似大費周章,但在實際生活中已然邊緣化、無法取得關注的疑犯身上,犯罪是最廉價的博取眼球「低成本製作」。 

至於大家擔心的模仿犯是否可能出現,他認為,以犯罪的模仿效應來說,兩周內會產生漣漪現象,的確可能觸發,但本件犯罪高度縝密,類似手法應不容易再現。

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