四川航天技術研究院燎原無線電廠

　　為航天員把好進出氣關口

　　自艙外航天服項目啟動以來,四川航天技術研究院燎原無線電廠參與了呼吸系統(tǒng)全部4個階段研制的配套生產(chǎn)任務。

　　呼吸系統(tǒng)是為航天員自動供給人造空氣、排出廢氣、調節(jié)安全氣壓和凈化航天服內異味的關鍵系統(tǒng)，關系到航天員的生命保障和呼吸舒適度。由于該系統(tǒng)的特殊性和閥類零件的重要性，對產(chǎn)品精度和可靠性都有極高要求，標準甚至是苛刻的。自從接到任務，全廠上下高度重視，立即組織調配市場、經(jīng)營、技術、物資、生產(chǎn)和質量等部門的相關人員組成專業(yè)團隊，努力克服周期短、加工難度大、任務緊迫等不利因素，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品種、2000余件零配件。

　　艙外航天服呼吸系統(tǒng)是一個極為龐大而復雜的系統(tǒng)，其中，閥類零組件和密封件是整個系統(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20余個品種近百個批號的材料。由于呼吸系統(tǒng)設備是直接涉及航天員內臟器官安全的系統(tǒng)之一，因此必須極其嚴格地控制閥類零件和密封件的原材料關口，在進行必需的材質檢驗、材質入廠復測的同時，還須進行有毒性物質檢測和損傷性物質檢測等特殊檢測。工作人員為了能嚴格控制原材料關口，對近百種原材料逐一進行了特殊復驗檢測。

　　按照研發(fā)設計單位的要求，加工閥類零件和密封件所使用的原材料中，許多是平時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幾十家生產(chǎn)企業(yè)。這給原材料及時采供和保障帶來了非常大的困難，由于品種繁多，采購量小，有的時候為了采購幾百克的原材料，就得前往一個很遠的企業(yè)；有些受控的特殊材料根本無從查找生產(chǎn)企業(yè)，更談不上立即采供了。面對這種情況，科研人員積極出主意、想辦法，利用多年建立起來的全國供應商網(wǎng)絡，一家一家地逐個詢問查找。最終，在前方研發(fā)設計單位、總裝單位的大力協(xié)助下，在較短的時間內確保了特種原材料的全部按時到位。

　　由于艙外航天服的呼吸系統(tǒng)、溫度調節(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，所以對各系統(tǒng)的體積和重量都控制得極為嚴格。必須對傳統(tǒng)意義上的閥類零件進行改進與整合，將多個閥的功能整合為結構復雜，但功能強大的組合閥。

　　為了有效供給人造空氣，排出廢氣，凈化服內異味，滿足呼吸系統(tǒng)的強大功能，必須生產(chǎn)一種結構復雜、功能齊備的復合閥。該閥將多個充氣閥、截止閥、安全閥、過濾閥的功能融為一體。根據(jù)艙外航天服內的空氣質量，既能自動將多種氣體混合成人造空氣，又能及時自動排除人體廢氣，還能自動將服內氣壓控制在安全范圍值以內，并能自動凈化服內異味，保證呼吸舒適度。因此，需要設計制造一個外形奇特的閥門。面對難題，科研人員發(fā)揮在閥類零件加工中的生產(chǎn)優(yōu)勢，并利用多年來積累的生產(chǎn)經(jīng)驗，經(jīng)過多次試驗，終于加工生產(chǎn)出滿足使用要求的閥體。

　　按照特殊的設計要求，呼吸系統(tǒng)內還存在較多不規(guī)則的異型密封件。在某活門組件的生產(chǎn)中，需要在某種有色金屬制成的圓柱體一個端面環(huán)狀梯形槽內壓制密封橡膠墊，因為通常使用的橡膠材料不能通過嚴格的有毒性物質檢測，產(chǎn)品研發(fā)時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)的制造方法進行加工，在對壓制橡膠墊的端面進行平面磨削時，由于不熟悉新型橡膠材料的化學、物理特性，造成橡膠墊易開裂、橡膠墊易局部脫落、橡膠墊表面光潔度較低等原因使產(chǎn)品氣密性指標不理想。為了盡快提高活門組件的質量水平，他們組成攻關小組配合研發(fā)設計單位進行質量攻關，在經(jīng)過對新材料的反復試驗論證后，順利交付了全部產(chǎn)品。

　　鄭州航天電子技術有限公司

　　確保生命通道的 “柔”與“韌”

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

　　2005年5月，該公司以行業(yè)領先地位的10項技術成就200多個系列2000多個品種電連接器的技術積淀，拿到了上述產(chǎn)品的訂單。

　　航天服上無論是臍帶電纜網(wǎng)、服裝電纜網(wǎng)還是掛包電纜網(wǎng)，均承擔著向航天服各組成部分供電和傳輸信號的重要使命，哪怕是萬分之一秒的斷電，其后果都不堪設想。

　　保證此類產(chǎn)品導通的同時確保它的“柔”與“韌”，是此次航天服研制的重大攻關課題。從艙內到艙外，其關鍵技術是對太空環(huán)境的適應從而保證電路的導通。尤其是電臍帶直接暴露在高真空環(huán)境中，不僅要嚴格保證耐高溫、耐低溫、抗輻射等外太空環(huán)境的適應要求。同時，更要考慮航天員出艙活動的靈活度，在結構設計上他們采取了“柔性設計”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水管一般，良好的柔軟度保證了航天員太空活動的靈活自如。

　　同時，高精度絕緣材料、防護材料，密封材料，冗余技術等新一代先進材料和技術的應用，不僅保證了電臍帶的電路有效導通，也確保了電纜的抗拉強度，使走出艙外的航天員能夠萬無一失，安全返回。

　　航天服氣壓調節(jié)行程開關，是航天服生命保障分系統(tǒng)內的主要功能部件之一，安裝于航天員呼吸供氧鏈路內的咽喉要位，它的主要功能是檢測航天服供氧多少，提供低壓報警、高壓報警和自動報警、手動供氧的功能。該公司在此類產(chǎn)品的選材上嚴格遵循真空冷焊、真空釋氣、抗輻射等技術要求確保產(chǎn)品的固有可靠性。在研制生產(chǎn)過程中，一個生產(chǎn)批次均要嚴格地進行高溫、低溫、力學、防輻射、真空、離心等一系列科學試驗，通過一次次試驗參數(shù)，做到發(fā)現(xiàn)問題，缺陷整改，優(yōu)中選優(yōu)。

　　對于直接應用于航天器或者是航天服上的電纜來說，其精密程度遠遠超乎人們的想象。可以說每一根電纜、每一個插頭、每一個焊點都關系到航天員的生命安危。拿焊接前處理電纜頭來說，為了剝去電纜線表層塑料保護薄膜，又不傷害其間的鍍膜層，工程技術人員設計出除掉塑料保護層的工裝，除掉塑料保護層后再一根根進行清洗。他們每天的工作是測量好電纜的尺寸，一根根檢查、一根根焊接、一根根編號和貼號，然后按摸樣走線綁扎成束，稱重，再檢查每一個焊點的絕緣，直至最后的拍照存檔。

　　西安微電子技術研究所

　　為航天員當好“隨身醫(yī)生”

　　在神舟七號飛船上，有航天時代公司西安微電子技術研究所研制的36個品種70臺套計算機和電子設備，為飛船起飛、入軌、返回的安全飛行做出了貢獻。其中該所自主創(chuàng)新研制的航天服數(shù)管設備、生理信號放大器、報警信號放大器等設備，為航天員出艙行走發(fā)揮了關鍵的作用。

　　該所研制生產(chǎn)的航天服數(shù)管設備、生理信號放大器等屬于醫(yī)學監(jiān)測與數(shù)據(jù)管理設備。這些設備的主要功能是檢測航天員出艙活動過程中心電和呼吸等生理參數(shù)，對航天員在艙外活動起著重要作用。

　　一般情況下，艙外航天服醫(yī)監(jiān)與遙測設備研制周期最少需要5年。可總體單位沒有給這么多的時間。2005年3月任務到達該所研發(fā)部飛船組，研制人員在探索中吃透技術，同年7月便拿出了模樣機，這是一個驚人的速度。當年11月，有關單位對初樣機進行鑒定；2007年10月，飛船組分兩批交付正式樣機。這期間還包含了方案的多次變動、技術狀態(tài)的反復更改和總體的復查等。

　　數(shù)管設備下掛在航天服的腰下部位，主要實現(xiàn)采集信號、處理信號、傳輸信號三大功能。雖然它體積不大，但是在航天員出艙工作時，它要采集、處理和傳輸30多路數(shù)據(jù)。為了使航天服數(shù)管設備即使出現(xiàn)了故障，也能運行下去。他們采用了“防潛通道”這一設計亮點。簡單地說，就是數(shù)管設備內部，各作業(yè)模塊獨立性強，一個地方出現(xiàn)了故障，并不會使整個系統(tǒng)癱瘓而影響到其他部件的工作，從而實現(xiàn)了高安全性。

　　航天員從艙內氣壓環(huán)境進入太空的真空環(huán)境后的情況如何，此時生理信號放大器顯得尤為重要。生理信號放大器安裝在航天服背包里，主要采集航天員生理信號，并將生理信號進行放大和調制。該所科研人員不斷開拓創(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。生理信號放大器在處理微小信號技術方面有很大的突破，它可以在眾多強干擾信號中，準確捕捉到需要的微小生理信號，并將其放大發(fā)送回艙內；但這同時也是個技術難點：要求非常精細地進行各部分信號處理電路設計，精心調試選配，才能保證信號放大后高信噪比、小噪聲、低失真的品質。

　　由于航天員出艙活動幅度大、噪聲多，信號雜亂，采集航天員生理信號并非易事。哪怕只有毫伏級的干擾進入，前級處理不好就會使輸出波形產(chǎn)生嚴重畸變，無法進行生理參數(shù)提取。其次，生理信號放大器要求有很高安全性。由于該產(chǎn)品在航天服內為純氧環(huán)境，在工作時不能產(chǎn)生火花，科研人員開動腦筋，經(jīng)過多次試驗，終于采用了一種特殊的設備密封工藝——澆注灌封，這一創(chuàng)新保證了產(chǎn)品工作時不會產(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備。航天服臍帶數(shù)據(jù)處理器安裝在飛船的氣閘艙內，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。在出艙準備期間和出艙前后的過閘過程中，為航天服提供電源，為航天員提供話音通道，合成航天服應急報警信號及兩名航天員的上下行話音，實現(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、艙載設備信息實時傳送給飛船的數(shù)管分系統(tǒng)，并將自身的狀態(tài)量信息通過測控通信傳回地面。這樣，航天員太空行走的安全性得到了充分的保障。