第四章 背後的故事_為了“2.5毫米”

為了“2.5毫米”

“神舟七號”飛船進入太空後，實現了航天員首次出艙的活動。在這次令中國人為之驕傲的壯舉背後，藏著一個關於“特殊麵窗”的故事。

“2.5毫米，‘神七’頭盔麵窗內壁到外壁的距離，十餘名科研人員走了兩年。341公裏，‘神七’繞地軌道離地的距離，中國人走了五千年。燦爛星漢間，華夏兒女在少有人企及的高度留下了自己的足跡，俯首回望，問天路那端，是無數科研人員熱切的望眼。”這段話說的就是鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心全體科研和工程技術人員——一個優秀的科研團隊。他們承擔了“神舟七號”載人飛船航天員出艙頭盔麵窗的研製，他們不畏艱難，勇挑重擔，經過兩年半夜以繼日的艱苦奮戰，曆經上百次的反複實驗，攻克了一道又一道的技術難關，提前半年完成了任務，實現了那“2.5毫米”。

2005年1月，鄭州大學國家橡塑模具研究工程中心接到一個任務：航天員出艙麵窗的研製工作。當身在加拿大進修的國家橡塑模具工程中心副主任李倩得知此事後，立即向中心主任申長雨作了匯報。由於事關重大，大家經過認真的討論決定：哪怕是困難再大，也要一鼓作氣地承擔下來。

在隨後的兩個月時間內，模具中心和航天所的相關人員又經過幾次深入探討，並做了大量的調研論證工作，最後達成共識：該項目由鄭州大學國家橡塑模具工程研究中心和河南鄭工橡塑模具國家工程研究中心有限公司聯合承擔，具體研發工作由鄭州大學國家重點學科材料加工工程學科第一學術帶頭人、國家工程中心主任申長雨教授主持。

2005年3月8日，鄭州大學模具中心正式投入該項目的研製工作。

鄭州大學國家橡塑模具工程研究中心自1993年國家批準成立以來，分別承擔和完成了國家自然科學基金、國家攀登計劃、“863計劃”等重點項目。能夠肩挑國家載人航天的重任，全體工作人員都感到無比的榮幸。

在這樣的實力之下，模具中心的科研人員在接到任務的最初階段是輕鬆的，他們以為可以快速、順利地完成這一任務。但是，當他們真正進入研製階段時卻連連碰壁，倍感壓力。準確地說，用於出艙的特殊頭盔，在設計和製造方麵所出現的

難題，是科研人員始料未及的。

首先，特殊頭盔對原材料的要求極其高。眾所周知，太空環境中沒有氧氣、沒有大氣壓力，同時又極端低溫，有強烈的電磁輻射和粒子輻射，足以奪人性命。航天員在這樣的環境中活動，可想而知具有極大的危險。而讓航天員能夠順利地完成出艙任務，看清眼前的一切事物，必須保證惡劣環境下麵窗的透明度、光潔度和抗應力應變度。

為此，模具中心的科研人員經過反複的材料性能實驗，選取了幾種原材料。然而，試製中取得的結果並不令人滿意，不是在高溫注射下產生變形，就是成型後麵窗的透視率達不到要求。

模具中心的科研人員並不氣餒，經過一次又一次的嚐試最終確定了理想的原材料。

原材料的問題解決後，緊接著是攻克一係列包括麵窗的使用環境、麵窗的外觀要求、麵窗的成型要求、麵窗的光學性能要求、麵窗的強度要求等五大方麵的技術難題。這些難題涉及溫度、濕度、透明度、光潔度、厚度、壓強以及光譜透射率等14個具體技術指標。每一項技術指標，都要經過六個方麵的嚴格技術檢測，包括最大注射壓力、最大鎖模力、最大剪切應力、最大剪切速率、平均體收縮和最大翹曲變形量，攻克難度令人咋舌。

其中，最難的要數產品的成型和性能要求。成型後的麵窗必須是一個三麵尺寸都不一樣的非規則半橢球幾何形狀，厚度僅有2.5毫米，要求表麵不準有任何的流痕和斑痕，還要保證透光性和防止光的折射。要做出這樣一個僅有2.5毫米均勻厚度的不規則半橢球狀，並確保各項技術指標符合要求，這對模具的結構設計、模具的加工精度、模具的拋光研磨、產品加工過程的控製等都提出了極其嚴格的要求，難度之大，可想而知。

為了盡快造出符合要求的“特殊麵窗”，模具中心的10餘位科研人員在兩年裏，夜以繼日地艱苦奮戰，采用中心最先進的模具加工和成型技術，曆經上百次的反複實驗，攻克了一道接一道的技術難關，最終於2007年7月研製出了正式樣品，並初步通過了總裝備部組織專家的驗收。

正當大家為終於完成任務擊掌相慶的時候，從總裝備部反饋回來的一條意見給大家的心裏潑了一盆涼水。

原來，在樣品分別送

往上海、北京、武漢等地的相關科研院所做外圍實驗後，實驗人員通過精密的檢驗，發現了麵窗層裏出現了極其細微的銀紋。銀紋現象是高聚物在溶劑、紫外光、機械力和內應力等作用下引起的形同微裂紋狀的缺陷，光線照射下呈現銀白色光澤。銀紋和裂紋極其相似，隨著銀紋發展變粗，銀紋質斷裂，即成裂紋。按照航天項目的慣例，產品質量出現問題的話，全部工作必須歸零，也就是說，先前的工作必須推倒重來。

“這些細微的瑕疵，雖然不會危及航天員的生命，卻有可能會影響航天員對太空的觀察效果，事關國家和民族的聲譽。我們已向總裝部門立下軍令狀，要確保徹底解決這一問題！”申長雨給全體科研人員下達了任務，並製定了工作方案。

在此後的日子裏，模具中心的科研人員，放棄了所有的休息日，加班加點地對數百張設計圖從頭到尾進行了全方位的複查，甚至連一根細微的線條都不放過。

通過對成型過程中的關鍵理論問題和技術數據進行反複分析和驗算，科研人員終於發現了問題的症結所在。緊接著，科研人員盡快對設計方案進行整改優化，並提出了最佳加工建議。在河南鄭工橡塑模具國家工程研究中心有限公司的密切配合下，很快解決了“特殊麵窗”的銀紋現象，使產品提前半年上交到總裝備部。

“特殊麵窗”在航天城縫合、組裝後，進行了全方位的實驗，包括高低溫實驗、抗衝擊實驗、抗輻射實驗、光線折射實驗和耐壓實驗等，各項性能指標完全滿足航天要求。麵窗從設計、實驗到生產、檢驗，再到最後試驗，終於達到了厚度為“2.5毫米”的目標。這是10多位模具中心科研人員，曆經2年多時間所取得的成就。

宇航員出艙頭盔麵窗科研項目的順利完成，解決了中國航天領域一直以來沒能實現的重要產品的國產化的問題，為國家自主創新和國家航天事業作出了突出貢獻。

2008年9月25日晚21時10分，在酒泉衛星發射中心“神舟七號”航天發射現場，隨著“長征二號F”型火箭的騰空而起，中國自行研製的“神舟七號”載人飛船發射成功，現場掌聲雷動，歡呼聲響徹夜空！當航天員翟誌剛出艙活動時，他正是透過那2.5毫米的麵窗，看到了廣闊的、清晰無比的太空景象。

（本章完）